so tay vat ly lop 12 sotayvatly12 pdf

NguyÔn Quang §«ng

Sæ tay

vËt lý 12

dµnh cho häc sinh

n thi tèt nghiÖp THPT vµ luyÖn thi ®¹i häc

«

th¸I nguyªn - 2011

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

Môc lôc

Trang

2

CÊu tróc ®Ò thi TNTHPT vµ TS§H

H−íng dÉn chuÈn bÞ thi vµ thi tr¾c

nghiÖm m«n vËt lý

3

CH¦¥NG I: dao ®éng c¬

5

CH¦¥NG II: sãng c¬ vµ sãng ©m

CH¦¥NG III: dßng ®iÖn xoay chiÒu

CH¦¥NG IV: dao ®éng vµ sãng ®iÖn tõ

CH¦¥NG V: sãng ¸nh s¸ng

17

21

28

31

35

39

45

CH¦¥NG VI: l−îng tö ¸nh s¸ng

CH¦¥NG VII: vËt lý h¹t nh©n

CH¦¥NG VIII: tõ vi m« ®Õn vÜ m«

NGUYỄN QUANG ĐÔNG – ĐH THÁI NGUYÊN

Email: nguyenquangdongtn@gmail.com. Mobile: 0974.974.888

1

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

CẤU TRÚC ĐỀ THI TS ĐH, CĐ

CẤU TRÚC ĐỀ THI TN THPT

I. PHẦN CHUNG CHO TẤT CẢ THÍ SINH [40 câu]

I. PHẦN CHUNG CHO TẤT CẢ THÍ SINH [32 câu]

Nội dung

Số câu

Nội dung

Số câu

Dao động cơ

Sóng cơ

7

Dao động cơ

Sóng cơ

6

4

9

4

7

2

Dòng điện xoay chiều

Dao động và sóng điện từ

Sóng ánh sáng

5

Sóng ánh sáng

5

3

Lượng tử ánh sáng

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

Lượng tử ánh sáng

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

6

5

II. PHẦN RIÊNG [10 câu]

II. PHẦN RIÊNG [8 câu]:

Thí sinh chỉ được chọn một trong hai phần (phần A hoặc B)

A. Theo chương trình Chuẩn [10 câu]

A. Theo chương trình Chuẩn [8 câu]

Chủ đề

Số câu

Chủ đề

Số câu

Dao động cơ

Sóng cơ và sóng âm

4

6

Dòng điện xoay chiều

Dao động và sóng điện từ

Sóng ánh sáng

Dòng điện xoay chiều

Dao động và sóng điện từ

Sóng ánh sáng

Lượng tử ánh sáng

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

Lượng tử ánh sáng

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

4

B. Theo chương trình Nâng cao [8 câu]

B. Theo chương trình Nâng cao [10 câu]

Chủ đề

Số câu

Động lực học vật rắn

4

Động lực học vật rắn

Dao động cơ

4

Dao động cơ

Sóng cơ

Dao động và sóng điện từ

Dòng điện xoay chiều

Sóng ánh sáng

Dao động và sóng điện từ

Dòng điện xoay chiều

Sóng ánh sáng

4

6

Lượng tử ánh sáng

Sơ lược về thuyết tương đối hẹp

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

Lượng tử ánh sáng

Sơ lược về thuyết tương đối hẹp

Hạt nhân nguyên tử

Từ vi mô đến vĩ mô

2

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

H−íng dÉn chuÈn bÞ thi vµ thi tr¾c nghiÖm m«n vËt lý

I. ChuÈn bÞ kiÕn thøc lµ quan träng nhÊt

Cã thÓ nãi ®èi víi h×nh thøc thi tr¾c nghiÖm kh¸ch quan, phÇn chuÈn bÞ kiÕn thøc lµ quan träng nhÊt, cã

thÓ nãi lµ kh©u quyÕt ®Þnh: “Cã kiÕn thøc lµ cã tÊt c¶”, cßn viÖc lµm quen víi h×nh thøc tr¾c nghiÖm lµ hÕt søc

®

¬n gi¶n. Häc sinh nªn dïng 99% thêi gian cho chuÈn bÞ kiÕn thøc vµ chØ cÇn 1% lµm quen víi h×nh thøc thi

tr¾c nghiÖm.

. C©u tr¾c nghiªm ®−îc sö dông lµ lo¹i c©u tr¾c nghiÖm nhiÒu lùa chän, ®©y lµ lo¹i c©u tr¾c nghiªm gåm 2

phÇn:

PhÇn më ®Çu (c©u dÉn): Nªu néi dung vÊn ®Ò vµ c©u hái ph¶i tr¶ lêi.

1

PhÇn th«ng tin: Nªu c¸c c©u tr¶ lêi ®Ó gi¶i quyÕt vÊn ®Ò. Trong c¸c ph−¬ng ¸n nµy, chØ cã duy nhÊt mét

ph−¬ng ¸n ®óng, häc sinh ph¶i chØ ra ®−îc ph−¬ng ¸n ®óng ®ã.

Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y sÏ sö dông lo¹i c©u tr¾c nghiÖm cã 4 lùa chän: A, B, C vµ D vµ cã duy nhÊt mét

ph−¬ng ¸n ®óng. C¸c ph−¬ng ¸n kh¸c ®−îc ®−a vµo cã t¸c dông “g©y nhiÔu” ®èi víi thÝ sinh.

2

3

. Néi dung c©u tr¾c nghiÖm cã thÓ lµ lý thuyÕt hoÆc bµi to¸n.

. §Ò thi gåm nhiÒu c©u, r¶i kh¾p ch−¬ng tr×nh VËt lý líp 12, kh«ng cã träng t©m, do ®ã cÇn häc toµn bé néi

dung cña ch−¬ng tr×nh m«n häc (Theo h−íng dÉn «n tËp cña Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o), kh«ng ®−îc bá qua mét

néi dung nµo, tr¸nh ®o¸n “tñ”, häc “tñ”. Tuy nhiªn kh«ng ph¶i lµ häc thuéc lßng toµn bé c¸c bµi lý thuyÕt,

thuéc tõng c©u tõng ch÷ nh− trong viÖc thi tù luËn tr−íc ®©y. Häc ®Ó thi tr¾c nghiÖm ph¶i hiÓu kÜ néi dung c¸c

kiÕn thøc c¬ b¶n, ghi nhí nh÷ng ®Þnh luËt, ®Þnh nghÜa, nguyªn lý, c«ng thøc, tÝnh chÊt, øng dông c¬ b¶n ... Ph¶i

n¾m v÷ng kÜ n¨ng gi¶i c¸c d¹ng bµi tËp trong s¸ch gi¸o khoa vµ s¸ch bµi tËp.

4

. Mét sè lo¹i c©u tr¾c nghiÖm m«n vËt lý th−êng gÆp:

a. C©u lý thuyÕt chØ yªu cÇu nhËn biÕt.

§

©y lµ nh÷ng c©u tr¾c nghiÖm chØ yªu cÇu thÝ sinh nhËn ra mét c«ng thøc, mét ®Þnh nghÜa, mét ®Þnh

luËt, mét tÝnh chÊt, mét øng dông ... ®· häc.

VÝ dô (§Ò TS§H 2010): £lectron lµ h¹t s¬ cÊp thuéc lo¹i:

A. hipªron

B. nucl«n

C. mªz«n

D. lept«n.

PP: §èi víi nh÷ng c©u tr¾c nghiÖm lo¹i nµy, sau khi ®äc xong phÇn dÉn thÝ sinh cÇn ®äc ngay tÊt c¶ c¸c ph−¬ng

¸

n trong phÇn lùa chän ®Ó nhËn ra ph−¬ng ¸n ®óng.

Tõ vÝ dô nµy cho thÊy ®Ó chuÈn bÞ thi tr¾c nghiÖm vÉn ph¶i häc thuéc vµ nhí kiÕn thøc c¬ b¶n

b. C©u lý thuyÕt yªu cÇu ph¶i hiÓu vµ vËn dông ®−îc kiÕn thøc vµo nh÷ng t×nh huèng míi:

©y lµ nh÷ng c©u tr¾c nghiÖm ®ßi hái thÝ sinh kh«ng chØ nhí kiÕn thøc mµ ph¶i hiÓu vµ vËn dông ®−îc

§

kiÕn thøc vµo nh÷ng t×nh huèng cô thÓ.

VÝ dô (§Ò TS§H 2009): Mét m¹ch dao ®éng ®iÖn tõ LC lÝ t−ëng gåm cuén c¶m thuÇn ®é tù c¶m L vµ tô

®

iÖn cã ®iÖn dung thay ®æi ®−îc tõ C ®Õn C . M¹ch dao ®éng nµy cã chu k× dao ®éng riªng thay ®æi

1 2

−îc.

A. tõ 4π LC ®Õn 4π LC .

B. tõ 2π LC ®Õn 2π LC

1

2

1

2

C. tõ 2 LC ®Õn 2 LC

D. tõ 4 LC ®Õn 4 LC

2

1

2

1

Khi t×m lêi gi¶i, nÕu chØ nhí c«ng thøc tÝnh chu k× dao ®éng cña m¹ch dao ®éng T = 2π LC th× ch−a ®ñ, ph¶i

hiÓu ®−îc mèi quan hÖ ®Þnh l−îng gi÷a c¸c ®¹i l−îng cã mÆt trong c«ng thøc th× míi t×m ®−îc ph−¬ng ¸n ®óng.

PP: Víi lo¹i c©u nµy, nÕu cã yªu cÇu tÝnh to¸n ®¬n gi¶n nh− vÝ dô trªn th× sau khi ®äc xong phÇn dÉn, kh«ng

nªn ®äc ngay phÇn lùa chän mµ nªn thùc hiÖn c¸c phÐp tÝnh ®Ó t×m ph−¬ng ¸n tr¶ lêi, sau ®ã míi so s¸nh

ph−¬ng ¸n cña m×nh víi c¸c ph−¬ng ¸n trong phÇn lùa chän cña c©u tr¾c nghiÖm ®Ó quyÕt ®Þnh ph−¬ng ¸n cÇn

chän.

c. Bµi to¸n:

Kh¸c víi c¸c bµi to¸n trong ®Ò tù luËn, trong c©u tr¾c nghiÖm th−êng lµ nh÷ng bµi to¸n chØ cÇn tõ dïng

1

®Õn 2 hoÆc 3 phÐp tÝnh, c«ng thøc lµ cã thÓ t×m ra ®¸p sè.

VÝ dô (§Ò TS§H 2009): Mét con l¾c lß xo gåm lß xo nhÑ vµ vËt nhá dao ®éng ®iÒu hßa theo ph−¬ng

ngang víi tÇn sè gãc 10 rad/s. BiÕt r»ng khi ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng (mèc ë vÞ trÝ c©n b»ng cña vËt)

b»ng nhau th× vËn tèc cña vËt cã ®é lín b»ng 0,6 m/s. Biªn ®é dao ®éng cña con l¾c lµ

A. 6 cm

B. 6 2 cm

C. 12 cm

D. 12 2 cm

PP: Víi lo¹i c©u tr¾c nghiÖm nµy sau khi ®äc xong phÇn dÉn, nÕu ®äc ngay phÇn lùa chän th× rÊt cã thÓ cã mét

¸p sè sai “hÊp dÉn” thÝ sinh, lµm ¶nh h−ëng ®Õn c¸ch gi¶i còng nh− c¸ch tÝnh to¸n cña thÝ sinh vµ sÏ dÉn ®Õn

lµm sai c©u tr¾c nghiÖm. Do vËy nªn tiÕn hµnh theo quy tr×nh sau:

§äc ®Çu bµi to¸n trong phÇn dÉn.

®

-

3

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

-

Gi¶i bµi to¸n ®Ó t×m ®¸p sè.

So s¸nh ®¸p sè t×m ®−îc víi c¸c ®¸p sè cã trong phÇn lùa chän.

Chän ph−¬ng ¸n ®óng.

II. H−íng dÉn lµm bµi kiÓm tra, thi b»ng ph−¬ng ph¸p tr¾c nghiÖm

ë ®©y chØ nªu mét sè ®iÓm c¬ b¶n vÒ c¸ch lµm bµi tr¾c nghiÖm m«n vËt lý:

1

. CÇn chuÈn bÞ bót ch×, bót mùc (bi), gät bót ch×, tÈy, m¸y tÝnh vµ ®ång hå ®Ó theo dâi giê lµm bµi. Nªn dïng

lo¹i bót ch× mÒm (2B ®Õn 6B), kh«ng nªn gät ®Çu bót ch× qu¸ nhän, ®Çu bót ch× nªn ®Ó dÑt, ph¼ng ®Ó cã thÓ

nhanh chãng t« ®en « tr¶ lêi. Khi t« ®en « ®· chän, cÇn cÇm bót ch× th¼ng ®øng ®Ó t« ®−îc nhanh. Nªn cã vµi

bót ch× ®· gät s½n ®Ó dù tr÷ khi lµm bµi.

2

. §õng bao giê nghÜ ®Õn viÖc mang “tµi liÖu” vµo phßng thi hoÆc tr«ng chê vµo sù gióp ®ì cña thÝ sinh kh¸c

trong phßng thi, v× c¸c ®Ò cã h×nh thøc kh¸c nhau vµ rÊt dµi, mçi c©u chØ cã h¬n mét phót ®Ó tr¶ lêi nªn ph¶i tËn

dông toµn bé thêi gian míi lµm kÞp.

3

®

4

. Khi nhËn ®Ò, cÇn kiÓm tra xem: ®Ò thi cã ®ñ sè c©u tr¾c nghiÖm nh− ®· ghi trong ®Ò kh«ng, néi dung ®Ò cã

−îc in râ rµng kh«ng(Cã tõ nµo thiÕu ch÷, mÊt nÐt kh«ng ...). TÊt c¶ c¸c trang cã cïng mét m· ®Ò kh«ng.

. Khi lµm tõng c©u tr¾c nghiÖm, thÝ sinh cÇn ®äc kÜ néi dung cña c©u tr¾c nghiÖm, ph¶i ®äc hÕt trän vÑn mçi

c©u tr¾c nghiÖm, c¶ phÇn dÉn vµ 4 lùa chän A, B, C, D ®Ó lùa chän mét ph−¬ng ¸n ®óng vµ dïng bót ch× t« kÝn «

t−¬ng øng víi c¸c ch÷ c¸i A hoÆc B, C, D trong phiÕu tr¶ lêi tr¾c nghiÖm.

5

. Lµm ®−îc c©u tr¾c nghiÖm nµo thÝ sinh nªn dïng bót ch× t« ngay « tr¶ lêi trªn phiÕu tr¶ lêi tr¾c nghiÖm, t−¬ng

øng víi c©u tr¾c nghiÖm ®ã. Tr¸nh lµm toµn bé c¸c c©u cña ®Ò trªn giÊy nh¸p hoÆc trªn ®Ò thi råi míi t« vµo

phiÕu tr¶ lêi, v× dÔ bÞ thiÕu thêi gian, t« véi vµng dÉn ®Õn nhÇm lÉn! Tr¸nh viÖc t« 2 « trë lªn cho mét c©u tr¾c

ngiÖm v× trong tr−êng hîp nµy sÏ c©u ®ã kh«ng ®−îc chÊm vµ sÏ kh«ng cã ®iÓm.

6

. Thêi gian lµ mét thö th¸ch khi lµm bµi tr¾c nghiÖm. ThÝ sinh ph¶i hÕt søc khÈn tr−¬ng, tiÕt kiÖm thêi gian,

ph¶i tËp trung cao, vËn dông kiÕn thøc, kÜ n¨ng ®Ó nhanh chãng quyÕt ®Þnh c©u tr¶ lêi ®óng.

. Nªn ®Ó phiÕu tr¶ lêi tr¾c nghiÖm phÝa tay cÇm bót (th−êng lµ bªn ph¶i), ®Ò thi tr¾c nghiÖm phÝa kia (bªn tr¸i),

7

tay tr¸i gi÷ ë vÞ trÝ c©u tr¾c nghiÖm ®ang lµm, tay ph¶i dß t×m sè c©u tr¶ lêi t−¬ng øng trªn phiÕu tr¶ lêi tr¾c

nghiÖm vµ khi cã ph−¬ng ¸n ®óng th× t« ngay vµo « tr¶ lêi ®−îc lùa chän (tr¸nh t« nhÇm sang dßng cña c©u

kh¸c).

8

. Nªn b¾t ®Çu lµm bµi tõ c©u tr¾c nghiÖm sè mét. LÇn l−ît “l−ít qua” kh¸ nhanh, quyÕt ®Þnh lµm nh÷ng c©u

c¶m thÊy dÔ vµ ch¾c ch¾n, ®ång thêi ®¸nh dÊu trong ®Ò thi nh÷ng c©u ch−a lµm ®−îc. LÇn l−ît thùc hiÖn ®Õn

c©u tr¾c nghiÖm cuèi cïng trong ®Ò. Sau ®ã quay trë l¹i gi¶i quyÕt nh÷ng c©u t¹m thêi bá qua. Khi thùc hiÖn

vßng hai nµy còng hÕt søc khÈn tr−¬ng: nªn lµm nh÷ng c©u t−¬ng ®èi dÔ h¬n, mét lÇn n÷a bá qua nh÷ng c©u khã

®

Ó gi¶i quyÕt trong ®ît thø ba, nÕu cßn thêi gian. Kh«ng nªn dµnh qu¸ nhiÒu thêi gian cho mét c©u nµo ®ã, nÕu

ch−a gi¶i quyÕt ®−îc ngay th× nªn chuyÓn sang c©u kh¸c, tr¸nh ®Ó x¶y ra t×nh tr¹ng “m¾c” ë mét c©u mµ bá qua

c¬ héi giµnh ®iÓm ë nh÷ng c©u hái kh¸c trong kh¶ n¨ng cña m×nh ë phÝa sau.

9

. Khi lµm mét c©u tr¾c nghiÖm, ph¶i ®¸nh gi¸ ®Ó lo¹i bá ngay nh÷ng ph−¬ng ¸n sai vµ tËp trung c©n nh¾c c¸c

ph−¬ng ¸n cßn l¹i ph−¬ng ¸n nµo ®óng. Th«ng th−êng trong 3 ph−¬ng ¸n nhiÔu sÏ cã mét ph−¬ng ¸n rÊt dÔ

nhÇm víi ph−¬ng ¸n ®óng lµ khã ph©n biÖt nhÊt. Do vËy cÇn lo¹i ngay hai ph−¬ng ¸n sai dÔ nhËn thÊy, khi ®ã

nÕu ph¶i lùa chän trong hai ph−¬ng ¸n th× x¸c suÊt sÏ cao h¬n (t¨ng tõ 25% lªn 50%). CÇn chó ý cã trong c¸c

c©u hái phÇn bµi tËp, cã nh÷ng c©u kh«ng nhÊt thiÕt ph¶i tÝnh to¸n vÉn cã thÓ chØ ra ®−îc ph−¬ng ¸n ®óng nÕu

tØnh t¸o lo¹i ®i c¸c ph−¬ng ¸n sai.

1

0. Cè g¾ng tr¶ lêi tÊt c¶ c¸c c©u tr¾c ngiÖm cña ®Ò thi ®Ó cã c¬ héi giµnh ®iÓm cao nhÊt; kh«ng nªn ®Ó trèng

mét c©u nµo kh«ng tr¶ lêi.

1. §Ó tr¸nh s¬ suÊt khi lµm bµi m«n VËt lý, kh«ng sa vµo “bÉy” cña c¸c ph−¬ng ¸n nhiÔu vµ chän ®−îc ®óng

c©u cÇn chän, cÇn l−u ý:

§äc thËt kÜ, kh«ng bá sãt mét tõ nµo cña phÇn dÉn ®Ó cã thÓ n¾m thËt ch¾c néi dung mµ ®Ò thi yªu cÇu tr¶

lêi.

1

-

Khi ®äc phÇn dÉn cÇn ®Æc biÖt chó ý c¸c tõ phñ ®Þnh nh− “kh«ng”, “kh«ng ®óng”, “sai” ...

§äc c¶ 4 ph−¬ng ¸n lùa chän, kh«ng bá mét ph−¬ng ¸n nµo. HÕt søc tr¸nh t×nh tr¹ng võa ®äc xong mét

ph−¬ng ¸n thÝ sinh c¶m thÊy ®óng vµ dõng ngay kh«ng ®äc tiÕp c¸c ph−¬ng ¸n cßn l¹i.

Víi h×nh thøc thi tr¾c nghiÖm, häc sinh nªn tù m×nh viÕt l¹i hoÆc thèng kª, bæ sung thªm c¸c c«ng thøc vµ

d¹ng bµi ra mét b¶n tãm t¾t cña riªng m×nh, sao cho dÔ häc, dÔ nhí, nhanh vµ chÝnh x¸c, cÇn th−êng xuyªn

«

n tËp, rÌn luyÖn t− duy ph¸n ®o¸n, lo¹i trõ.

4

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

CH¦¥NG I: DAO §éng c¬

I. c¸c lo¹i dao ®éng

. Dao ®éng: lµ chuyÓn ®éng lÆp ®i lÆp l¹i quanh vÞ trÝ c©n b»ng (Th−êng lµ vÞ trÝ cña vËt khi ®øng

yªn).

. Dao ®éng tuÇn hoµn: Lµ dao ®éng mµ tr¹ng th¸i chuyÓn ®éng cña vËt ®−îc lÆp l¹i nh− cò sau

nh÷ng kho¶ng thêi gian b»ng nhau (gäi lµ chu kú).

. Dao ®éng ®iÒu hoµ:

1

2

3

a. §Þnh nghÜa: Dao ®éng ®iÒu hoµ lµ dao ®éng trong ®ã li ®é cña vËt lµ mét hµm cos (hoÆc sin) cña

thêi gian.

-

Ph−¬ng tr×nh:

x = Acos(ωt + ϕ)

Trong ®ã:

+

x : Li ®é dao ®éng, lµ to¹ ®é cña vËt t¹i thêi ®iÓm t ®ang xÐt. Gi¸ trÞ: −A ≤ x ≤ A . §¬n vÞ: cm, m,

mm ...

+

A: Biªn ®é dao ®éng, lµ li ®é cùc ®¹i, lµ h»ng sè d−¬ng. Biªn ®é A phô thuéc kÝch thÝch ban ®Çu.

ω: TÇn sè gãc cña dao ®éng (rad/s), ω lµ h»ng sè d−¬ng. ω phô thuéc ®Æc tÝnh cña hÖ dao ®éng. BiÕt

ω ta tÝnh ®−îc chu kú T vµ tÇn sè f:

-

Chu k× T: Lµ kho¶ng thêi gian ng¾n nhÊt ®Ó vËt trë l¹i tr¹ng th¸i nh− cò (vÞ trÝ cò theo h−íng

cò), nã còng lµ thêi gian ®Ó vËt thùc hiÖn ®−îc 1 dao ®éng toµn phÇn.

2

ω

π

t

n

T =

=

(n lµ sè dao ®éng toµn phÇn vËt thùc hiÖn trong thêi gian t)

§

¬n vÞ cña chu k× lµ gi©y (s).

-

TÇn sè f: Lµ sè dao ®éng toµn phÇn thùc hiÖn ®−îc trong 1 gi©y. §¬n vÞ lµ HÐc (Hz).

1

ω

f = =

T

2π

+

(ωt + ϕ) : Pha cña dao ®éng t¹i thêi ®iÓm t ®ang xÐt. Pha cña dao ®éng lµ cã thÓ d−¬ng, ©m hoÆc

b»ng 0. Nã cho phÐp x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i dao ®éng t¹i mét thêi ®iÓm t nµo ®ã. §¬n vÞ: Rad

+

ϕ: Pha ban ®Çu cña dao ®éng. Lµ pha cña dao ®éng t¹i thêi ®iÓm t = 0. ϕ lµ h»ng sè cã thÓ d−¬ng,

©

m hoÆc b»ng 0. Dïng ®Ó x¸c ®Þnh tr¹ng th¸i ban ®Çu cña dao ®éng. ϕ phô thuéc viÖc chän mèc thêi

gian.

Chó ý: Dao ®éng ®iÒu hoµ lµ tr−êng hîp riªng cña dao ®éng tuÇn hoµn, dao ®éng tuÇn hoµn cã thÓ

kh«ng ®iÒu hoµ.

b. VËn tèc cña vËt dao ®éng ®iÒu hoµ:

v = x’ = - ωAsin(ωt + ϕ) = ωAcos(ωt + ϕ +π/2)

> |v|_m_a_x= ωA ë VTCB. |v|_m_i_n= 0 ë vÞ trÝ biªn.

(2)

=

π

2

> So s¸nh (1) vµ (2) thÊy v còng biÕn ®æi ®iÒu hoµ víi tÇn sè gãc ω nh−ng lu«n nhanh pha

so víi x vµ

rót ra hÖ thøc ®éc lËp thêi gian:

2

ω A = ω x + v

ꢀ

Chó ý : v lu«n cïng chiÒu víi chiÒu chuyÓn ®éng, vËt chuyÓn ®éng theo chiÒu d−¬ng th× v > 0, theo

chiÒu ©m th× v < 0.

c. Gia tèc cña vËt dao ®éng ®iÒu hoµ:

2

a = v’ = x’’ = - ω Acos(ωt + ϕ) = ω Acos(ωt + ϕ + π) = - ω x

(3)

5

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

2

=

> |a| = ω A ë vÞ trÝ biªn, |a| = 0 ë VTCB

max

min

ꢀ

> a lu«n h−íng vÒ vÞ trÝ c©n b»ng

=

> So s¸nh (1) vµ (2) vµ (3) thÊy a, v và x biÕn ®æi cïng tÇn sè gãc, chu kú vµ tÇn sè. VÒ pha: a lu«n nhanh

π

2

pha π so víi x (tøc lµ ng−îc pha x), a lu«n nhanh pha

so víi v.

4

2

Tõ (2) vµ (3) cã hÖ thøc ®éc lËp thêi gian gi÷a a vµ v: ω A = a + v ω

d. C¬ n¨ng (n¨ng l−îng) cña vËt dao ®éng ®iÒu hoµ:

1

2

Gåm: + §éng n¨ng: W = mv = mω A sin (ωt +ϕ) = Wsin (ωt +ϕ)

đ

2

1 1

2 2 2 2 2 2

ThÕ n¨ng: W = mω x = mω A cos (ωt +ϕ) = Wcos (ωt +ϕ)

t

2 2

+

1

2 2

> C¬ n¨ng: W = W + W = mω A = (W ) = (W_t)_m_a_x= const

đ t

® max

2

=

Chó ý: Dao ®éng ®iÒu hoµ cã tÇn sè gãc lµ ω, tÇn sè f, chu kú T th× b»ng c¸ch h¹ bËc ta suy ra ®éng

n¨ng vµ thÕ n¨ng biÕn thiªn víi tÇn sè gãc 2ω, tÇn sè 2f, chu kú T/2. NÕu chä gèc thÕ n¨ng ë VTCB th×

c¬ n¨ng b»ng ®éng n¨ng cùc ®¹i (ë VTCB) hoÆc b»ng thÕ n¨ng cùc ®¹i (ë vÞ trÝ biªn).

-

W

Kho¶ng thêi gian gi÷a hai lÇn liªn tiÕp ®éng n¨ng b»ng thÕ n¨ng lµ T/4.

§éng n¨ng vµ thÕ n¨ng trung b×nh trong thêi gian nT/2 ( n∈N , T lµ chu kú dao ®éng) lµ:

*

1

2

=

mω A

2

4

e. Tæng hîp dao ®éng ®iÒu hoµ:

*

§é lÖch pha gi÷a hai dao ®éng cïng tÇn sè:

x = A sin(ωt + ϕ ) vµ x = A sin(ωt + ϕ )

§é lÖch pha gi÷a dao ®éng x so víi x : ∆ϕ = ϕ - ϕ

1 2 1 2

NÕu ∆ϕ > 0 ⇔ ϕ > ϕ th× x nhanh pha h¬n x .

1

2

+

1

2

1

2

NÕu ∆ϕ < 0 ⇔ ϕ < ϕ th× x chËm pha h¬n x .

1

2

1

2

C¸c gi¸ trÞ ®Æc biÖt cña ®é lÖch pha:

∆

ϕ = 2kπ víi k ∈ Z : hai dao ®éng cïng pha

ϕ = (2k+1)π víi k ∈ Z : hai dao ®éng ng−îc pha

π

2

∆ϕ = (2k + 1)

víi k ∈ Z : hai dao ®éng vu«ng pha

*

Tæng hîp hai dao ®éng ®iÒu hoµ cïng ph−¬ng cïng tÇn sè:

x = A cos(ωt + ϕ ) vµ x = A cos(ωt + ϕ )

−îc mét dao ®éng ®iÒu hoµ cïng ph−¬ng cïng tÇn sè: x = Acos(ωt + ϕ).

2 2 2

1

2

®

Trong ®ã: A = A + A + 2A A cos(ϕ −ϕ )

1

2

1

2

1

A sinϕ + A sinϕ

2

1

2

tanϕ =

(*)

1 2 1 2

víi với ϕ ≤ ϕ ≤ ϕ ( nếu ϕ ≤ ϕ )

Acosϕ + A cosϕ

2

1

2

*

NÕu ∆ϕ = 2kπ (x , x cïng pha) ⇒ A = A + A

1 2 Max 1 2

NÕu ∆ϕ = (2k+1)π (x , x ng−îc pha) ⇒ A = |A - A |

`

1

2

Min

1

2

⇒

|A - A | ≤ A ≤ A + A

1 2 1 2

Chó ý: Khi ®· viÕt ®−îc ph−¬ng tr×nh x = Acos(ωt + ϕ) th× viÖc x¸c ®Þnh vËn tèc, gia tèc, ®éng n¨ng,

thÕ n¨ng, c¬ n¨ng cña vËt gièng nh− víi mét dao ®éng ®iÒu hoµ b×nh th−êng.

*

Tr−êng hîp tæng hîp nhiÒu dao ®éng ®iÒu hoµ cïng ph−¬ng cïng tÇn sè x ; x ;…; x

1

2

n

x = x + x + …+ x = Acos(ωt +ϕ )

1

2

n

T×m biªn ®é A : ChiÕu xuèng trôc ox:

ChiÕu xuèng trôc oy:

A = Acosϕ + A cosϕ +...+ A cosϕ

n

x

1

2

n

A = A sinϕ + A sinϕ +...+ A sinϕ

n

y

1

2

n

2 2

A = A + A

x y

=

> Biªn ®é dao ®éng tæng hîp:

6

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

A_y

Pha ban ®Çu cña dao ®éng tæng hîp:

tgϕ =

Ax

Chó ý: Tæng hîp hai dao ®éng ®iÒu hoµ cïng ph−¬ng, cïng tÇn sè còng cã thÓ ¸p dông tr−êng hîp

tæng qu¸t trªn.

π

Quan träng: Khi tìm pha ban đầu bằng biểu thức (*), giá trị tìm được - ≤ ϕ ≤ , nhưng trên thực tế

2

thì kết quả cã thÓ không đúng như vậy, nguyên nhân là vì tanϕ = tan(ϕ + kπ), trong trường hợp này ta

cần cộng thêm pha ban đầu là π. Do vËy cÇn x¸c ®Þnh xem ϕ thuéc gãc phÇn t− thø mÊy: NÕu A > 0

x

vµ A >0: ϕ thuéc gãc phÇn t− thø nhÊt, nÕu A < 0 vµ A >0: ϕ thuéc gãc phÇn t− thø hai, NÕu A < 0

y

x

y

x

vµ A <0: ϕ thuéc gãc phÇn t− thø ba, NÕu A > 0 vµ A <0: ϕ thuéc gãc phÇn t− thø t−. Cã thÓ kÕt hîp

y

x

y

trùc tiÕp vÏ gi¶n ®å vÐc t¬ ®Ó kiÓm tra kÕt qu¶.

-

Ngoµi ph−¬ng ph¸p trªn, nÕu A = A = A cã thÓ céng l−îng gi¸c sÏ t×m ®−îc ph−¬ng tr×nh dao ®éng

1

2

tæng hîp:

ϕ₁−ϕ₂

⎛

⎝

ϕ +ϕ ⎞

⎟

⎠

1

2

x + x = Acos

(

^ω^t⁺^ϕ1

)

+ A cos

(

^ω^t⁺^ϕ2

)

= 2Acos

cos ωt +

1

2

1

2

⎜

2

-

Khi biết một dao động thành phần x = A cos(ωt + ϕ ) và dao động tổng hợp x = Acos(ωt + ϕ) thì

1

dao động thành phần còn lại là x

2

2 2

= A cos(ωt + ϕ ).

2

Trong đó: A = A + A − 2AAcos(ϕ −ϕ )

2

1

Asinϕ − A sinϕ₁

1

tanϕ =

1 2 1 2

với ϕ ≤ ϕ ≤ ϕ ( nếu ϕ ≤ ϕ )

2

Acosϕ − Acosϕ₁

1

Mét sè d¹ng bµi tËp vÒ dao ®éng ®iÒu hoµ:

D¹ng 1: TÝnh thêi gian ng¾n nhÊt ®Ó vËt chuyÓn ®éng tõ vÞ trÝ x ®Õn x :

1

2

B : VÏ ®−êng trßn t©m O, b¸n kÝnh A. vÏ trôc Ox n»m ngang h−íng sang ph¶i.

1

B : X¸c ®Þnh vÞ trÝ t−¬ng øng cña vËt chuyÓn ®éng trßn ®Òu: Khi vËt dao ®éng ®iÒu hßa ë x th× vËt

2

1

chuyÓn ®éng trßn ®Òu ë M trªn ®−êng trßn. Khi vËt dao ®éng ®iÒu hßa ë x th× vËt chuyÓn ®éng trßn

2

®Òu ë N trªn ®−êng trßn.

B : X¸c ®Þnh gãc quÐt

3

ꢁ

Gãc quÐt lµ ϕ = MON (theo chiÒu ng−îc kim ®ång hå)

Sö dông c¸c kiÕn thøc h×nh häc ®Ó t×m gi¸ trÞ cña ϕ (rad)

B : X¸c ®Þnh thêi gian chuyÓn ®éng

4

ϕ

ω

t = víi ω lµ tÇn sè gèc cña dao ®éng ®iÒu hßa (rad/s)

Mét sè kÕt qu¶:

Thêi gian khi vËt ®i tõ VTCB ®Õn vÞ trÝ biªn hoÆc ng−îc l¹i lµ T/2.

Thêi gian ng¾n nhÊt vËt ®i tõ x =0 ®Õn x= ± A/2 vµ ng−îc l¹i lµ T/12

Thêi gian ng¾n nhÊt vËt ®i tõ x =± A/2 ®Õn x= ± A vµ ng−îc l¹i lµ T/6.

A

Thêi gian ng¾n nhÊt vËt ®i tõ x = 0 ®Õn x= ±

vµ ng−îc l¹i lµ T/8.

2

A

Thêi gian ng¾n nhÊt vËt ®i tõ x =±

®Õn x= ± A vµ ng−îc l¹i lµ T/8.

2

A 3

Thêi gian ng¾n nhÊt vËt ®i tõ x = 0 ®Õn x= ±

vµ ng−îc l¹i lµ T/6.

2

A 3

Thêi gian ng¾n nhÊt vËt ®i tõ x = ±

®Õn x= ± A vµ ng−îc l¹i lµ T/12. …

2

D¹ng 2: Qu∙ng ®−êng vËt ®i ®−îc tõ thêi ®iÓm t ®Õn t

1

2

C¸ch lµm: Thay c¸c thêi ®iÓm t , t lÇn l−ît vµo biÓu thøc cña ly ®é vµ vËn tèc ®Ó x¸c ®Þnh vÞ trÝ vµ

1

2

chiÒu chuyÓn ®éng cña vËt:

7

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

⎧

⎨

⎩

x = Acos(ωt +ϕ)

⎧x = Acos(ωt +ϕ)

1

2

và

⎨

⎩

v = −ωAsin(ωt +ϕ)

2 2

1

(

x , x cÇn tÝnh chÝnh x¸c gi¸ trÞ, v vµ v chØ cÇn x¸c ®Þnh dÊu)

1 2 1 2

+

Ph©n tÝch: t – t = nT + ∆t (n ∈N; 0 < ∆t < T)

2 1

Qu·ng ®−êng ®i trong 1 chu kú lu«n lµ 4A => Qu·ng ®−êng ®i ®−îc trong thêi gian nT lµ S = 4nA,

1

trong thêi gian ∆t lµ S .

2

=

> Qu·ng ®−êng tæng céng lµ S = S + S₂

1

Chó ý : + Qu·ng ®õng vËt dao ®éng ®iÒu hßa ®i ®−îc trong 1/2 chu kú lu«n lµ 2A => NÕu ∆t = T/2 th×

S = 2A

2

+

TÝnh S b»ng c¸ch vÏ mét h×nh m« t¶ ®ång thêi vÞ trÝ x , x vµ chiÒu chuyÓn ®éng cña vËt trªn

2 1 2

trôc Ox, v¹ch mét nÐt tõ x ®Õn x theo chiÒu vËn tèc mµ kh«ng cã sù lÆp l¹i th× ®ã lµ ®o¹n S cÇn t×m.

1

2

+

Trong mét sè tr−êng hîp cã thÓ gi¶i bµi to¸n b»ng c¸ch sö dông mèi liªn hÖ gi÷a dao ®éng

®

iÒu hoµ vµ chuyÓn ®éng trßn ®Òu sÏ ®¬n gi¶n h¬n.

S

+

Tèc ®é trung b×nh cña vËt ®i tõ thêi ®iÓm t ®Õn t : v =

víi S lµ qu·ng ®−êng tÝnh nh−

1

2

tb

t₂−t₁

trªn.

D¹ng 3: Bµi to¸n tÝnh qu∙ng ®−êng lín nhÊt vµ nhá nhÊt vËt ®i ®−îc trong kho¶ng thêi gian 0 <

t < T/2.

VËt cã vËn tèc lín nhÊt khi qua VTCB, nhá nhÊt khi qua vÞ trÝ biªn nªn trong cïng mét kho¶ng

thêi gian qu·ng ®−êng ®i ®−îc cµng lín khi vËt ë cµng gÇn VTCB vµ cµng nhá khi cµng gÇn vÞ trÝ biªn.

Sö dông mèi liªn hÖ gi÷a dao ®éng ®iÒu hoµ

vµ chuyÓn ®−êng trßn ®Òu.

∆

-

M

M1

2

M

P

2

-

Gãc quÐt ∆ϕ = ω∆t.

∆

2

ϕ

Qu·ng ®−êng lín nhÊt khi vËt ®i tõ M ®Õn

1

A

P

A

-

A

-

A

M ®èi xøng qua trôc sin (h×nh 1)

2

x

∆ϕ

2

x

P

O

P

O

2

1

∆

ϕ

S_M_a_x= 2Asin

2

M

1

-

Qu·ng ®−êng nhá nhÊt khi vËt ®i tõ M ®Õn

1

M ®èi xøng qua trôc cos (h×nh 2)

2

H×nh 1

H×nh 2

∆

ϕ

S_M_i_n= 2A(1− cos

)

2

Chó ý :: + Trong tr−êng hîp ∆t > T/2

T

T¸ch ∆t = n + ∆t '

2

T

*

trong ®ã n∈ N ;0 < ∆t ' <

2

T

Trong thêi gian n qu·ng ®−êng lu«n lµ 2nA

2

Trong thêi gian ∆t’ th× qu·ng ®−êng lín nhÊt, nhá nhÊt tÝnh nh− trªn.

Tèc ®é trung b×nh lín nhÊt vµ nhá nhÊt cña trong kho¶ng thêi gian ∆t:

+

^SMax

S_M_i_n

v_t_b_M_a_x

=

vµ v_t_b_M_i_n

=

víi S ; S tÝnh nh− trªn.

Max

Min

∆

t

∆t

D¹ng 4: ViÕt ph−¬ng tr×nh dao ®éng ®iÒu hoµ

+

B−íc 1: ViÕt ph−¬ng tr×nh d¹ng tæng qu¸t: x = Acos(ωt + ϕ)

B−íc 2: X¸c ®Þnh A, ω, ϕ

2

π

v_m_a_x

a_m_a_x

*

TÝnh ω: ω =

= 2π f =

=

T

A

v_m_a_x

8

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

2

⎛

v ⎞

ω ⎠

2

2E v_m_a_x

a

chieu dai quy dao l_m_a_x−l_m_i_n

= =

max

2

*

TÝnh A: A =

+ x =

=

⎜

⎝

⎟

k

ω

2

⎧

⎨

⎩

x = Acos(ωt +ϕ)

0

TÝnh ϕ dùa vµo ®iÒu kiÖn ®Çu: lóc t = t (th−êng t = 0)

⇒ϕ

0

v = −ωAsin(ωt +ϕ)

0

Chó ý :

+ VËt chuyÓn ®éng theo chiÒu d−¬ng th× v > 0, ng−îc l¹i v < 0

Tr−íc khi tÝnh ϕ cÇn x¸c ®Þnh râ ϕ thuéc gãc phÇn t− thø mÊy cña ®−êng trßn l−îng gi¸c

th−êng lÊy -π ≤< ϕ ≤ π )

ChuyÓn d¹ng sin => cos vµ ng−îc l¹i:

+

(

*

+

§æi thµnh cos:

- cosα = cos(α + π); ± sinα = cos(α ∓ π/2)

+

§æi thµnh sin:

± cosα = sin(α ± π/2); - sinα = sin(α + π)

Một vài trường hợp đặc biệt thường gặp: t = 0

Trạng thái dao động ban đầu ( t= 0)

x

v

ϕ (rad)

π

2

Vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều dương

0

+

-

π

Vật đi qua vị trí cân bằng theo chiều âm.

0

-

2

0

π

3

Vật ở biên dương

Vật ở biên âm

A

-A

A

2

0

Vật qua vị trí có x =

theo chiều dương

theo chiều âm.

+

-

2

A

2

π

3

Vật qua vị trí có x =

2

A

2π

3

2π

3

Vật qua vị trí có x = - theo chiều dương

-

+

-

2

A

2

A

2

Vật qua vị trí có x = - theo chiều âm.

-

2

A

π

Vật qua vị trí có x =

Vật qua vị trí có x = -

theo chiều dương

theo chiều âm.

theo chiều dương

theo chiều âm.

-

+

2

A

2

4

π

4

A

-

2

A

2

A

3π

-

+

2

4

3π

4

π

6

A

-

+

-

2

A 3

2

A 3

2

Vật qua vị trí có x =

Vật qua vị trí có x = -

theo chiều dương

theo chiều âm.

-

A 3

2

A 3

2

π

6

A 3

2

A 3

2

5π

6

theo chiều dương

theo chiều âm.

-

+

-

A 3

2

A 3

2

5π

6

9

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

D¹ng 5: TÝnh thêi ®iÓm vËt ®i qua vÞ trÝ ®∙ biÕt x (hoÆc v, a, Wt, W®, F) lÇn thø n

*

Gi¶i ph−¬ng tr×nh l−îng gi¸c lÊy c¸c nghiÖm cña t (Víi t > 0 ⇒ ph¹m vi gi¸ trÞ cña k )

LiÖt kª n nghiÖm ®Çu tiªn (th−êng n nhá)

Thêi ®iÓm thø n chÝnh lµ gi¸ trÞ lín thø n

Chó ý :+ §Ò ra th−êng cho gi¸ trÞ n nhá, cßn nÕu n lín th× t×m quy luËt ®Ó suy ra nghiÖm thø n

Cã thÓ gi¶i bµi to¸n b»ng c¸ch sö dông mèi liªn hÖ gi÷a dao ®éng ®iÒu hoµ vµ chuyÓn ®éng

+

trßn ®Òu

D¹ng 6: T×m sè lÇn vËt ®i qua vÞ trÝ ®∙ biÕt x (hoÆc v, a, W , W , F) tõ thêi ®iÓm t ®Õn t .

t

®

1

2

*

Gi¶i ph−¬ng tr×nh l−îng gi¸c ®−îc c¸c nghiÖm

Tõ t < t < t ⇒ Ph¹m vi gi¸ trÞ cña (Víi k ∈ Z)

1

2

Tæng sè gi¸ trÞ cña k chÝnh lµ sè lÇn vËt ®i qua vÞ trÝ ®ã.

Chó ý : + Cã thÓ gi¶i bµi to¸n b»ng c¸ch sö dông mèi liªn hÖ gi÷a dao ®éng ®iÒu hoµ vµ chuyÓn ®éng

trßn ®Òu.

+

Trong mçi chu kú (mçi dao ®éng) vËt qua mçi vÞ trÝ biªn 1 lÇn cßn c¸c vÞ trÝ kh¸c 2 lÇn.

D¹ng 7: T×m vÞ trÝ hoÆc vËn tèc t¹i vÞ trÝ W

đ

= nW

t

hoÆc W

t

= nW

đ

*

Tại vị trí có W

đ

= nW

t

ta có:

1

A

2

+

Toạ độ: (n + 1). mω x =

mω A <=> x = ±

2

n +1

n +1 1

1

n

2

+

Vận tốc:

. mv = mω A <=> v = ± ωA

n

2

n +1

*

Tại vị trí có W = nW ta có:

t

đ

n +1 1

1

n

2

+

Toạ độ:

. kx = kA <=> x = ± A

n

2

n +1

1

ωA

2

Vận tốc: (n + 1). mv = mω A <=> v = ±

2

n +1

CÁC GIÁ TRỊ ĐẶC BIỆT THƯỜNG GẶP

Trạng thái

Toạ độ

Vận tốc

Động năng bằng thế năng:

Động năng bằng hai lần thế năng

Động năng bằng ba lần thế năng

Thế năng bằng hai lần động năng

Thế năng bằng ba lần động năng

A

ωA

x = ±

v = ±

2

A

2

3

x = ±

v = ± ωA

3

A

2

ωA 3

v = ±

2

ωA

2

3

v = ±

x = ± A

3

ωA

2

A 3

2

v = ±

x = ±

1

thì động năng bằng thế năng, ta suy ra, cứ sau thời gian T tiếp theo thì

4

Hệ quả: Tại vị trí x = ±

động năng và thế năng tiếp tục bằng nhau.

2

1

0

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

D¹ng 8: T×m li ®é, vËn tèc dao ®éng sau (tr−íc) thêi ®iÓm t mét kho¶ng thêi gian ∆t. BiÕt t¹i thêi

iÓm t vËt cã li ®é x = x₀.

®

PP:

*

Tõ ph−¬ng tr×nh dao ®éng ®iÒu hoµ: x = Acos(ωt + ϕ) cho x = x₀

LÊy nghiÖm ωt + ϕ = α víi 0 ≤α ≤ π øng víi x ®ang gi¶m (vËt chuyÓn ®éng theo chiÒu ©m

v× v < 0)

hoÆc ωt + ϕ = - α øng víi x ®ang t¨ng (vËt chuyÓn ®éng theo chiÒu d−¬ng)

Li ®é vµ vËn tèc dao ®éng sau (tr−íc) thêi ®iÓm ®ã ∆t gi©y lµ

*

⎧

⎨

⎩

x = Acos(±ω∆t +α)

⎧x = Acos(±ω∆t −α)

hoÆc

⎨

v = −ωAsin(±ω∆t +α)

v = −ωAsin(±ω∆t −α)

⎩

D¹ng 9: Dao ®éng cã ph−¬ng tr×nh ®Æc biÖt:

*

x = a ± Acos(ωt + ϕ) víi a = const

Biªn ®é lµ A, tÇn sè gãc lµ ω, pha ban ®Çu ϕ

x lµ to¹ ®é, x = Acos(ωt + ϕ) lµ li ®é.

0

To¹ ®é vÞ trÝ c©n b»ng x = a, to¹ ®é vÞ trÝ biªn x = a ± A

VËn tèc v = x’ = x ’, gia tèc a = v’ = x” = x ”

0

2

*

x = a ± Acos (ωt + ϕ) (H¹ bËc vµ biÕn ®æi)

Biªn ®é A/2; tÇn sè gãc 2ω, pha ban ®Çu 2ϕ.

D¹ng 10: Hai vật dao động điều hoà cùng biên độ A với chu kỳ T

xuất phát từ một vị trí x theo cùng một chiều chuyển động.

Xác định khoảng thời gian ngắn nhất để 2 vật cùng trở lại trạng thái lúc đầu:

Gọi n và n là số dao động toàn phần mà 2 vật thực hiện được cho đến lúc trở lại trạng thái đầu

1

và T

2

lúc đầu hai vật cùng

0

*

1

2

Thời gian từ lúc xuất phát đến lúc trở lại trạng thái đầu là: ∆t=n T =n T . (n ,n ∈N*)

1

2

1

2

Tìm n1min, n2min thoả mãn biểu thức trên ⇒ giá trị ∆tmin cần tìm.

Xác định khoảng thời gian ngắn nhất để 2 vật vị trí có cùng li độ.

Xác định pha ban đầu ϕ của hai vật từ điều kiện đầu x và v.

Giả sử T >T nên vật 2 đi nhanh hơn vật 1, chúng gặp nhau tại x

Với ϕ < 0 (Hình 1): Từ M OA = M OA

0

1

2

1

ꢁ

+

M

0

1

2

M

1

M

2

ϕ −ω t = ω t − ϕ ⇒ t =

1 2

ω +ω

ϕ

⇒

1

2

ϕ

0

x

0

x₁

A

x

A

1

-

A

-A

x

+

Với ϕ > 0 (Hình 2):

x

0

x

⇒

(π −ϕ) −ω t = ω t − (π −ϕ)

ϕ

1

2

(π −ϕ)

M

2

⇒

t =

M

1

ω +ω

1

2

M

0

Hình 1: Với ϕ < 0

Hình 2: Với ϕ > 0

4

-

. Dao ®éng t¾t dÇn:

§Þnh nghÜa: lµ dao ®éng cã biªn ®é gi¶m dÇn theo thêi gian.

Nguyªn nh©n: Nguyªn nh©n lµ do ma s¸t cña m«i tr−êng lµm tiªu hao c¬ n¨ng cña con l¾c, lµm c¬

n¨ng chuyÓn dÇn thµnh nhiÖt n¨ng. Ma s¸t cµng lín, dao ®éng sÏ t¾t dÇn cµng nhanh.

-

5

-

øng dông: Trong gi¶m xãc, c¸c thiÕt bÞ ®ãng cöa tù ®éng ...

. Dao ®éng duy tr×:

§Þnh nghÜa: lµ dao ®éng ®−îc duy tr× b»ng c¸ch gi÷ cho biªn ®é kh«ng ®æi mµ kh«ng lµm thay ®æi

chu k× dao ®éng riªng.

Nguyªn t¾c duy tr× dao ®éng: Cung cÊp n¨ng l−îng ®óng b»ng phÇn n¨ng l−îng tiªu hao sau mçi

-

nöa chu kú.

Chó ý: Một con lắc lò xo dao động tắt dần với biên độ A, hệ số ma sát µ.

*

Quãng đường vật đi được đến lúc dừng lại là:

1

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

2

kA

ω A

S =

=

µmg 2µg

2

4

µmg 4µg

*

Độ giảm biên độ sau mỗi chu kỳ là: ∆A =

=

2

k

ω

2

ω A

=

A

Ak

*

Số dao động thực hiện được: N =

=

∆A

4µmg 4µg

Thời gian vật dao động đến lúc dừng lại:

AkT πωA

2π

ω

∆t = N.T =

=

(Nếu coi dao động tắt dần có tính tuần hoàn với chu kỳ T =

)

4

µmg 2µg

6

-

. Dao ®éng c−ìng bøc, céng h−ëng.

§Þnh nghÜa: Dao ®éng c−ìng bøc lµ dao ®éng chÞu t¸c dông cña 1 lùc c−ìng bøc tuÇn hoµn. BiÓu

thøc lùc c−ìng bøc cã d¹ng: F = F cos(ωt + ϕ).

0

-

§Æc ®iÓm:

+

Biªn ®é: Dao ®éng c−ìng bøc cã biªn ®é kh«ng ®æi.

TÇn sè: Dao ®éng c−ìng bøc cã tÇn sè b»ng tÇn sè cña lùc c−ìng bøc.

Biªn ®é: Dao ®éng c−ìng bøc cã biªn ®é phô thuéc vµo biªn ®é cña lùc c−ìng bøc, ma s¸t vµ

®

é chªnh lÖch gi÷a tÇn sè cña lùc c−ìng bøc vµ tÇn sè riªng cña hÖ dao ®éng. Khi tÇn sè cña lùc c−ìng

bøc cµng gÇn tÇn sè riªng th× biªn ®é dao ®éng c−ìng bøc cµng lín.

-

HiÖn t−îng céng h−ëng: lµ hiÖn t−îng biªn ®é cña dao ®éng c−ìng bøc t¨ng ®Õn gi¸ trÞ cùc ®¹i khi

tÇn sè (f) cña lùc c−ìng bøc b»ng tÇn sè dao ®éng riªng (f ) cña hÖ.

0

=

> HiÖn t−îng céng h−ëng x¶y ra khi: f = f hay ω = ω hay T = T

0 0 0

Víi f, ω, T vµ f , ω , T lµ tÇn sè, tÇn sè gãc, chu kú cña lùc c−ìng bøc vµ cña hÖ dao ®éng.

0

II. CON l¾c lß xo:

*

-

CÊu t¹o: VËt nÆng m g¾n vµo mét lß xo cã ®é cøng k ë 3 t− thÕ:

N»m ngang:

k

m

k

m

-

Th¼ng ®øng:

k

m

-

Theo mÆt ph¼ng nghiªng:

1

2

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

*

§iÒu kiÖn xÐt: Bá qua ma s¸t, lùc c¶n, bá qua khèi l−îng cña lß xo (Coi lß xo rÊt nhÑ), xÐt trong giíi

h¹n ®µn håi cña lß xo. Th−êng vËt nÆng coi lµ chÊt ®iÓm.

C©u hái 1: TÝnh to¸n liªn quan ®Õn vÞ trÝ c©n b»ng:

Gäi: ∆l lµ ®é biÕn d¹ng cña lß xo khi treo vËt ë vÞ trÝ c©n b»ng

l₀lµ chiÒu dµi tù nhiªn cña lß xo

l_C_Blµ chiÒu dµi cña lß xo khi treo vËt ë vÞ trÝ c©n b»ng

ë vÞ trÝ c©n b»ng:

+

Con l¾c lß xo n»m ngang: Lß xo ch−a biÕn d¹ng. ∆l= 0, l = l

CB 0

+

Cã:

Con l¾c lß xo th¼ng ®øng: ë VTCB lß xo biÕn d¹ng mét ®o¹n ∆l

P = F => mg = k. ∆l

®

h

l = l + ∆l

CB

0

+

Con l¾c lß xo treo vµo mÆt ph¼ng nghiªng gãc α :

ë VTCB lß xo biÕn d¹ng mét ®o¹n ∆l

Cã:

P. sinα = F => mgsinα = k. ∆l

®

h

l = l + ∆l

CB

0

C©u hái 2: Con l¾c lß xo dao ®éng ®iÒu hoµ. TÝnh:

k

-

TÇn sè gãc: ω =

Chu kú: T = 2π

;

m

∆l

g

-

; Con l¾c lß xo th¼ng ®øng: T = 2π

; Treo vµo mÆt ph¼ng nghiªng:

k

∆

l

T = 2π

g sinα

Chó ý: Gäi T vµ T lµ chu k× cña con l¾c khi lÇn l−ît treo vËt m vµ m vµo lß xo cã ®é cøng k

1

2

1

2

1

2

Chu k× con l¾c khi treo c¶ m vµ m : m = m + m lµ T = T + T , vµo vËt khèi l−îng m = m – m

1

2

1

2

1

2

m > m ) ®−îc chu kú T = T - T ,

1 2

1

2

(

2

1

ω 1

=

k

-

TÇn sè: f =

=

T

2π 2π m

C©u hái 3: T×m chiÒu dµi lß xo khi dao ®éng

+

ChiÒu dµi ë vÞ trÝ c©n b»ng: l = l + ∆l

CB 0

ChiÒu dµi cùc ®¹i lß xo khi dao ®éng: l_m_a_x= l + A

cb

ChiÒu dµi cùc tiÓu khi lß xo dao ®éng: l_m_i_n= l – A

cb

⇒

l = (l + l )/2; A= (l - l )/2

CB min max max min

+

ë vÞ trÝ cã li ®é x , chiÒu dµi lß xo lµ: l = l ± x

CB

Chó ý: Trong mét dao ®éng (mét chu kú) lß xo nÐn 2 lÇn

vµ gi·n 2 lÇn

Khi A< ∆l : Thêi gian lß xo gi·n 1 lÇn lµ thêi gian ng¾n nhÊt ®Ó

vËt ®i tõ vÞ trÝ x = – A ®Õn x = A (H×nh a)

Khi A >∆l (Víi Ox h−íng xuèng) nh− H×nh b:

-A

O

nÐn

1

2

-A

∆l

-

Thêi gian lß xo nÐn 1 lÇn lµ thêi gian ng¾n nhÊt ®Ó vËt ®i

O

A

gi·n

tõ vÞ trÝ x = -∆l ®Õn x = -A.

1

2

Thêi gian lß xo gi·n 1 lÇn lµ thêi gian ng¾n nhÊt ®Ó vËt ®i

tõ vÞ trÝ x = -∆l ®Õn x = A

1

2

A

x

H×nh a (A < ∆l)

H×nh b (A > ∆l)

1

3

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

C©u hái 4: TÝnh ®éng n¨ng, thÕ n¨ng, c¬ n¨ng.

1

2

-

ThÕ n¨ng: W = kx

t

2

1

2

§éng n¨ng: W = mv

®

2

1

2

1

2

C¬ n¨ng cña con l¾c lß xo: W = W + W = W = W_®_m_a_x

t max

=

kA = mω A = const

t

®

T

2

Chó ý: §éng n¨ng vµ thÕ n¨ng biÕn thiªn ®iÒu hßa cïng chu k× T’ = , cïng tÇn sè f’ = 2f hoÆc tÇn sè

gãc ω’=2ω

C©u hái 5: TÝnh lùc tæng hîp t¸c dông lªn vËt (Lùc kÐo vÒ hay lùc håi phôc):

2

C«ng thøc:

F = ma = -kx = -mω x

kv

2

m: kg, a: m/s , k: N/m, x: m

§é lín:

F_k_v= m. a = k. x

2

F_k_v_m_a_x= m.ω .A= k.A ë vÞ trÝ biªn

F_k_v_m_i_n= 0

ë VTCB

§

Æc ®iÓm: * Lµ lùc g©y dao ®éng cho vËt.

*

Lu«n h−íng vÒ VTCB

BiÕn thiªn ®iÒu hoµ cïng tÇn sè víi li ®é

C©u hái 6: TÝnh lùc ®µn håi (lµ lùc ®−a vËt vÒ vÞ trÝ lß xo kh«ng biÕn d¹ng), còng lµ lùc mµ lß xo

t¸c dông lªn gi¸ ®ì, ®iÓm treo, lªn vËt.

Tæng qu¸t: F = k.®é biÕn d¹ng

®h

*

Víi con l¾c lß xo n»m ngang th× lùc kÐo vÒ vµ lùc ®µn håi lµ mét (v× t¹i VTCB lß xo kh«ng biÕn

d¹ng)

Víi con l¾c lß xo th¼ng ®øng hoÆc ®Æt trªn mÆt ph¼ng nghiªng (VËt ë phÝa d−íi)

*

+

§é lín lùc ®µn håi cã biÓu thøc:

*

F = k|∆l + x| víi chiÒu d−¬ng h−íng xuèng

®h

F = k|∆l - x| víi chiÒu d−¬ng h−íng lªn

®

h

+

Lùc ®µn håi cùc ®¹i (lùc kÐo): F_M_a_x= k(∆l + A) (lóc vËt ë vÞ trÝ thÊp nhÊt)

Lùc ®µn håi cùc tiÓu:

*

NÕu A < ∆l ⇒ F_M_i_n= k(∆l - A)

NÕu A ≥ ∆l ⇒ F_M_i_n= 0 (lóc vËt ®i qua vÞ trÝ lß xo kh«ng biÕn d¹ng)

C©u hái 7: Mét lß xo cã ®é cøng k, chiÒu dµi l ®−îc c¾t thµnh c¸c lß xo cã ®é cøng k , k , … vµ chiÒu

1

2

dµi t−¬ng øng lµ l , l , … TÝnh k , k , ...

1

2

1

2

Ta cã:

l = l + l + ...

1 2

kl = k l = k l = …

1

2 2

C©u hái 8: GhÐp lß xo:

1

+

+... ⇒ cïng treo mét vËt khèi l−îng nh− nhau th×: T = T + T

2

1

2

*

Nèi tiÕp:

=

k

k₁k₂

1

+ +...

2

Song song: k = k + k + … ⇒ cïng treo mét vËt khèi l−îng nh− nhau th×:

=

1

2

T₁T₂

T

1

4

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

III. CON l¾c ®¬n:

*

CÊu t¹o: VËt nÆng m g¾n vµo mét sîi d©y cã chiÒu dµi l.

§iÒu kiÖn xÐt: Bá qua ma s¸t, lùc c¶n, d©y kh«ng gi·n vµ rÊt nhÑ, vËt coi lµ chÊt ®iÓm.

g

l

2π

ω

l

1

ω 1

=

g

l

1

. TÇn sè gãc: ω =

; chu kú: T =

= 2π

; tÇn sè: f =

=

2π 2π

g

T

Chó ý: T¹i mét n¬i, chu kú dao ®éng ®iÒu hßa cña con l¾c ®¬n khi thay ®æi chiÒu dµi:

Gäi T vµ T lµ chu k× cña con l¾c cã chiÒu dµi l vµ l

1

2

1

2

Con l¾c cã chiÒu dµi lµ l = l + l th× chu k× dao ®éng lµ: T = T + T .

1 2

1

2

+

2

Con l¾c cã chiÒu dµi lµ l = l – l th× chu k× dao ®éng lµ: T = T - T .

1 2

1

2

+

2

. Lùc kÐo vÒ (håi phôc):

s

2

F = −mg sinα = −mgα = −mg = −mω s

l

3

. Ph−¬ng tr×nh dao ®éng:

s = S cos(ωt + ϕ) hoÆc α = α cos(ωt + ϕ) víi s = α l, S = α l

0

⇒

v = s’ = -ωS sin(ωt + ϕ) = -ωlα sin(ωt + ϕ)

0

2 2

2

a = v’ = -ω S cos(ωt + ϕ) = -ω lα cos(ωt + ϕ) = -ω s = -ω α l

0

Chó ý: S ®ãng vai trß nh− A cßn s ®ãng vai trß nh− x

0

4

. HÖ thøc ®éc lËp:

2

*

a = -ω s = -ω αl

v

2

0

2

*

S = s + ( )

ω

2

v

2

*

α =α +

0

gl

1

1 mg

2 l

1

2

0

2

0

2

0

2

0

5

. C¬ n¨ng: W = mω S =

S = mglα = mω l α

2

-

C¬ n¨ng:

W = W + W

t ®

1

2

+

ThÕ n¨ng: W = mω s = mgl(1 - cosα)

t

2

mv

+

§éng n¨ng : W =

®

2

-

ë vÞ trÝ biªn :

ë VTCB :

W = W_t_m_a_x= mgh₀víi h = l (1 - cosα )

0 0

2

mv₀

2

W = W_®_m_a_x

=

víi v lµ vËn tèc cùc ®¹i.

0

2

mv

-

ë vÞ trÝ bÊt k× :

W = mgl(1 - cosα) +

2

VËn tèc cña con l¾c khi qua VTCB : v = 2g l (1 - cosα )

0

-

VËn tèc cña con l¾c khi qua vÞ trÝ cã gãc lÖch α : v = 2g l (cosα - cosα₀)

Lùc c¨ng d©y : T = mg(3cosα – 2cosα ₀)

1

5

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

6

. TÝnh thêi gian ®ång hå ch¹y nhanh (chËm) trong mét ngµy ®ªm:

*

X¸c ®Þnh xem ®ång hå ch¹y nhanh hay chËm:

-

ViÕt c«ng thøc tÝnh chu k× T khi ®ång hå ch¹y ®óng.

ViÕt c«ng thøc tÝnh chu k× T’ khi ®ång hå ch¹y sai.

T'

-

LËp tØ sè

T

T'

NÕu

> 1 th× ®ång hå ch¹y chËm (®ång hå ®Õm gi©y sö dông con l¾c ®¬n)

T

T'

T

< 1 th× ®ång hå ch¹y nhanh

*

TÝnh thêi gian ®ång hå ch¹y nhanh (chËm) trong mét ngµy ®ªm (24h = 86400s):

T '

τ = 86400

−1 (s)

T

R

2

Chó ý: - ë ®é cao h: g = g (

)

R = 6400km là bán kính Trái Đất

h

0

R + h

R − d

R

-

ë ®é s©u d: g = g (

)

d

0

ChiÒu dµi phô thuéc vµo nhiÖt ®é: l = l (1 + α t) víi l : ChiÒu dµi ë 0 C

t

0

7

. Khi con l¾c ®¬n chÞu thªm t¸c dông cña lùc phô kh«ng ®æi:

*

Lùc phô kh«ng ®æi th−êng lµ:

ꢂꢀ

Lùc qu¸n tÝnh: F = −ma , ®é lín F = ma ( F ↑↓ a )

ꢀ ꢀ

Chó ý: + ChuyÓn ®éng nhanh dÇn ®Òu a ↑↑ v (v cã h−íng chuyÓn ®éng)

ꢀ

ꢂꢀ

ꢀ

-

ꢀ

ꢀ ꢀ

ChuyÓn ®éng chËm dÇn ®Òu a ↑↓ v

ꢂꢀ ꢂꢀ

+

ꢂꢀ

-

Lùc ®iÖn tr−êng: F = qE , ®é lín F = |q|E (NÕu q > 0 ⇒ F ↑↑ E ; cßn nÕu q < 0 ⇒

ꢂꢀ

F ↑↓ E )

ꢂꢀ

-

Lùc ®Èy ¸csimÐt: F = DgV ( F lu«ng th¼ng ®øng h−íng lªn)

Trong ®ã:

D lµ khèi l−îng riªng cña chÊt láng hay chÊt khÝ.

g lµ gia tèc r¬i tù do.

V lµ thÓ tÝch cña phÇn vËt ch×m trong chÊt láng hay chÊt khÝ ®ã.

ꢂ ꢂꢀ ꢂꢀ ꢂꢀ

ꢂꢀ

Khi ®ã: P ' = P + F gäi lµ träng lùc hiÖu dông hay trong lùc biÓu kiÕn (cã vai trß nh− träng lùc P )

ꢂꢀ

ꢂ ꢂꢀ ꢂꢀ

F

g ' = g + gäi lµ gia tèc träng tr−êng hiÖu dông hay gia tèc träng tr−êng biÓu kiÕn.

m

l

Chu kú dao ®éng cña con l¾c ®¬n khi ®ã: T ' = 2π

g '

*

C¸c tr−êng hîp th−êng gÆp:

ꢂꢀ

*

F cã ph−¬ng ngang:

F

P

+

T¹i VTCB d©y treo lÖch víi ph−¬ng th¼ng ®øng mét gãc cã: tanα =

F

2 2

g ' = g + ( )

m

+

ꢂꢀ

*

F cã ph−¬ng th¼ng ®øng: T¹i VTCB d©y treo vÉn cã ph−¬ng th¼ng ®øng.

ꢂꢀ

F

+

NÕu F h−íng xuèng th× g ' = g + ; NÕu F h−íng lªn th× g ' = g −

m

1

6

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

pCH¦¥NG II: sãng c¬ vµ sãng ©m

I. sãng c¬

. §Þnh nghÜa: Lµ dao ®éng lan truyÒn trong mét m«i tr−êng vËt chÊt.

Chó ý: - Sãng c¬ kh«ng truyÒn ®−îc trong ch©n kh«ng.

Mét ®Æc ®iÓm quan träng cña sãng lµ khi sãng truyÒn trong mét m«i tr−êng th× c¸c phÇn tö

1

-

cña m«i tr−êng chØ dao ®éng quanh vÞ trÝ c©n b»ng cña chóng mµ kh«ng chuyÓn dêi theo sãng. ChØ cã

pha dao ®éng cña chóng ®−îc truyÒn ®i.

2

. C¸c lo¹i sãng:

Sãng ngang: Ph−¬ng dao ®éng cña c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn

-

sãng. VD: Sãng truyÒn trªn mÆt n−íc.

Chó ý: Sãng ngang chØ truyÒn ®−îc trong chÊt r¾n vµ trªn bÒ mÆt chÊt láng.

-

Sãng däc: Ph−¬ng dao ®éng cña c¸c phÇn tö cña m«i tr−êng trïng víi ph−¬ng truyÒn sãng. VD:

Sãng ©m.

Chó ý: Sãng däc truyÒn ®−îc c¶ trong chÊt r¾n, chÊt láng vµ chÊt khÝ.

3

*

. C¸c ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho sãng:

Chu kú T, tÇn sè f, biªn ®é A cña sãng: lµ chu kú, tÇn sè, biªn ®é dao ®éng chung cña c¸c phÇn tö

vËt chÊt khi cã sãng truyÒn qua vµ b»ng chu kú, tÇn sè, biªn ®é cña nguån sãng.

Tèc ®é truyÒn sãng: Lµ tèc ®é truyÒn pha dao ®éng (kh¸c víi tèc ®é dao ®éng cña c¸c phÇn tö vËt

chÊt). Trong mét m«i tr−êng v lµ h»ng sè.

B−íc sãng: lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai ®iÓm gÇn nhÊt trªn cïng mét ph−¬ng truyÒn sãng dao ®éng

cïng pha. B−íc sãng còng lµ qu·ng ®−êng mµ sãng truyÒn ®−îc trong mét chu kú.

C«ng thøc: λ = vT = v/f

*

Trong ®ã: λ: B−íc sãng;

T (s): Chu kú cña sãng;

f (Hz): TÇn sè cña sãng

v: Tèc ®é truyÒn sãng (cã ®¬n vÞ t−¬ng øng víi ®¬n vÞ cña λ)

Chó ý: Gi÷a n ®Ønh (ngän) sãng cã (n – 1) b−íc sãng.

1

2 2

mω A

2

*

N¨ng l−îng sãng: W_s_ã_n_g= W_d_a_o_®_é_n_g

=

4

. Ph−¬ng tr×nh sãng

x

T¹i ®iÓm O: u = Acos(ωt)

O

T¹i ®iÓm M c¸ch O mét ®o¹n x trªn ph−¬ng truyÒn sãng.

M

*

Sãng truyÒn theo chiÒu d−¬ng cña trôc Ox th×

N

O

x

t

x

- )

u = A cos(ωt - ω ) = A cos(ωt - 2π ) =A cos2π (

M

v

λ

T

λ

*

Sãng truyÒn theo chiÒu ©m cña trôc Ox th×

x

t

x

+

u = A cos(ωt + ω ) = A cos(ωt + 2π ) = A cos2π (

)

N

M

v

λ

T

λ

5

. §é lÖch pha gi÷a hai ®iÓm M, N c¸ch nguån O mét kho¶ng x = OM, x = ON, x = MN

1

2

x₁− x₂

2π.x

∆ϕ = ω

= 2π

=

v

λ

Chó ý: §¬n vÞ cña x, x , x , λ vµ v ph¶i t−¬ng øng víi nhau

1

2

∆

ϕ = 2kπ víi k ∈ Z : M, N dao ®éng cïng pha => x = kλ

λ

2

∆ϕ = (2k+1)π víi k ∈ Z : M, N dao ®éng ng−îc pha => x = (2k+1) => Hai ®iÓm gÇn

λ

2

nhÊt dao ®éng ng−îc pha c¸ch nhau

π

2

λ

4

∆

ϕ = (2k + 1)

víi k ∈ Z : M, N dao ®éng vu«ng pha => x = (2k+1) => Hai ®iÓm

λ

4

gÇn nhÊt dao ®éng vu«ng pha c¸ch nhau

1

7

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

II. sãng ©m

1

. §Þnh nghÜa: Sãng ©m lµ nh÷ng sãng c¬ truyÒn trong c¸c m«i tr−êng r¾n, láng, khÝ. Nguån ©m lµ

c¸c vËt dao ®éng ph¸t ra ©m.

-

Sãng ©m truyÒn ®−îc trong c¸c m«i tr−êng r¾n láng vµ khÝ, kh«ng truyÒn ®−îc trong ch©n kh«ng.

2

. Ph©n lo¹i:

H¹ ©m

¢m nghe ®−îc

Siªu ©m

3

20.10

TÇn sè (Hz)

0

16

-

¢m nghe ®−îc (g©y ra c¶m gi¸c ©m trong tai con ng−êi) lµ sãng c¬ häc cã tÇn sè trong kho¶ng tõ 16

Hz ®Õn 20000 Hz. F < 16 Hz: sãng h¹ ©m, f > 20000 Hz: sãng siªu ©m.

3

-

. c¸c ®Æc tr−ng vËt lý cña ©m:

¢m cã ®Çy ®ñ c¸c ®Æc tr−ng cña mét sãng c¬ häc

-

Tèc ®é truyÒn ©m: phô thuéc vµo tÝnh ®µn håi, mËt ®é vµ nhiÖt ®é cña m«i tr−êng: v_r_¾_n> v_l_á_n_g> v_k_h_Ý.

Chó ý: Khi sãng ©m truyÒn tõ m«i tr−êng nµy sang m«i tr−êng kh¸c th× vËn tèc vµ b−íc sãng thay

®

æi. Nh−ng tÇn sè vµ do ®ã chu k× cña sãng kh«ng ®æi.

W P

-

C−êng ®é ©m: I=

=

tS S

Trong ®ã: W (J) lµ n¨ng l−îng, P (W) c«ng suÊt ph¸t ©m cña nguån

2

S (m ) lµ diÖn tÝch mÆt vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn ©m (víi sãng cÇu th× S lµ diÖn tÝch

2

mÆt cÇu S=4π r )

2

I₁S₂⎛ r ⎞

2

Chó ý: NÕu n¨ng l−îng ®−îc b¶o toµn: W = I .S = I .S =>

=

1

2

⎜

⎝

⎟

⎠

^I2

S₁

r

1

-

Møc c−êng ®é ©m:

I

L(B) = lg

HoÆc L(dB) =10.lg

I₀

-

12

2

Víi I = 10 W/m ë f = 1000Hz: c−êng ®é ©m chuÈn (C−êng ®é ©m chuÈn thay ®æi theo tÇn sè).

0

L

I

10

Chó ý: Tõ c«ng thøc L =10lg => I = I .10

0

I₀

I₂

L = L − L =10lg

2 1

∆

I₁

§å thÞ dao ®éng ©m (Phæ cña ©m):

Mét nh¹c cô khi ph¸t ra mét ©m cã tÇn sè f (Gäi lµ ¢m c¬ b¶n hay ho¹ ©m thø nhÊt) th× ®ång thêi

-

còng ph¸t ra c¸c ho¹ ©m cã tÇn sè 2f, 3f, 4f, ... (Gäi lµ c¸c ho¹ ©m thø hai, thø ba, thø t− ...). Biªn ®é

c¸c ho¹ ©m cóng kh¸c nhau. Tæng hîp ®å thÞ dao ®éng cña tÊt c¶ c¸c ho¹ ©m cña mét nh¹c ©m ta ®−îc

®

å thÞ dao ®éng cña nh¹c ©m ®ã. §å thÞ kh«ng cßn lµ ®−êng sin ®iÒu hoµ mµ lµ mét ®−êng phøc t¹p cã

chu kú.

4

. c¸c ®Æc tr−ng sinh lý cña ©m:

-

§é cao: g¾n liÒn víi tÇn sè. ¢m cã f cµng lín th× cµng cao, f cµnh nhá th× cµng trÇm.

-

§é to: g¾n liÒn víi møc c−êng ®é ©m

¢m s¾c: g¾n liÒn víi ®å thÞ dao ®éng cña ©mg c¸ch tõ M ®Õn ®Çu bông sãng th× biªn ®é:

III. GIAO THOA SãNG

. §Þnh nghÜa: Lµ sù tæng hîp cña hai sãng kÕt hîp trong kh«ng gian, trong ®ã cã nh÷ng chç biªn dé

sãng tæng hîp ®−îc t¨ng c−êng hay bÞ gi¶m bít.

Sãng kÕt hîp: Do hai nguån kÕt hîp ph¸t ra. Hai nguån kÕt hîp lµ 2 nguån dao ®éng cïng ph−¬ng,

cïng chu kú (TÇn sè) vµ cã hiÖu sè pha kh«ng ®æi theo thêi gian.

1

*

1

8

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

2

. Giao thoa cña hai sãng ph¸t ra tõ hai nguån sãng kÕt hîp S , S c¸ch nhau mét kho¶ng l:

1 2

XÐt ®iÓm M c¸ch hai nguån lÇn l−ît d , d

1

2

Ph−¬ng tr×nh sãng t¹i 2 nguån u = Acos(2π ft +ϕ ) vµ u = Acos(2π ft +ϕ )

1

2

Ph−¬ng tr×nh sãng t¹i M do hai sãng tõ hai nguån truyÒn tíi:

d₁

d₂

u₁_M= Acos(2π ft − 2π +ϕ ) vµ u = Acos(2π ft − 2π

+ϕ₂)

1

2M

λ

Ph−¬ng tr×nh giao thoa sãng t¹i M: u = u + u

M

1M

2M

⎡

⎣

d₁− d₂∆ϕ ⎤

⎡

d₁+ d₂ϕ +ϕ ⎤

⎥

⎦

1

+

2

u = 2Acos π

+

⎥

cos 2π ft −π

M

⎢

⎣

λ

2 ⎦

λ

2

⎛

⎝

d₁− d₂∆ϕ ⎞

Biªn ®é dao ®éng t¹i M: A = 2A cos π

+

víi ∆ϕ = ϕ −ϕ₂

M

⎜

⎟

1

λ

∆ϕ

2 ⎠

(k ∈ Z)

1 ∆ϕ

l

∆ϕ

2π

1 ∆ϕ

l

Chó ý: * Sè cùc ®¹i: − +

< k < + +

λ

l

λ

2π

l

*

Sè cùc tiÓu: − − +

< k < + − +

(k ∈ Z)

λ

2

2π

λ

2

2π

1

. Hai nguån dao ®éng cïng pha (hai nguån ®ång bé) ( ∆ϕ = ϕ −ϕ = 0 hoÆc k2π )

1

2

*

§iÓm dao ®éng cùc ®¹i: d – d = kλ (k∈Z) (TËp hîp lµ c¸c ®−êng hypebol vµ ®−êng trung trùc

1 2

nèi 2nguån). A = 2A.

C§

l

> Sè ®−êng hoÆc sè ®iÓm cùc ®¹i (kh«ng tÝnh hai nguån): − < k <

λ

l

=

λ

Chó ý: Sè gi¸ trÞ k nguyªn tÝnh ®−îc lu«n lµ sè lÎ

λ

2

*

§iÓm dao ®éng cùc tiÓu (kh«ng dao ®éng): d – d = (2k+1) (k∈Z). (TËp hîp lµ c¸c ®−êng

1

2

hypebol). A = 0.

CT

l

1

2

l

1

2

=

> Sè ®−êng hoÆc sè ®iÓm (kh«ng tÝnh hai nguån): −

−

< k <

−

λ

Chó ý: Sè gi¸ trÞ k nguyªn tÝnh ®−îc lu«n lµ sè ch½n

-

Trªn ®−êng nèi hai nguån, kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c v©n cùc ®¹i hoÆc cùc tiÓu liªn tiÕp b»ng nhau vµ

λ

2

b»ng

2

. Hai nguån dao ®éng ng−îc pha:(∆ϕ = ϕ −ϕ = π hoÆc ∆ϕ = (2k +1)π )

1 2

λ

§iÓm dao ®éng cùc ®¹i: d – d = (2k+1) (k∈Z)

1 2

2

*

l

1

2

l

1

2

Sè ®−êng hoÆc sè ®iÓm cùc ®¹i (kh«ng tÝnh hai nguån): −

−

< k <

−

λ

§iÓm dao ®éng cùc tiÓu (kh«ng dao ®éng): d – d = kλ (k∈Z)

1

2

l

Sè ®−êng hoÆc sè ®iÓm (kh«ng tÝnh hai nguån): − < k <

λ

π

2

π

2

3

. Hai nguån dao ®éng vu«ng pha: (∆ϕ = hoÆc ∆ϕ = (2k +1)

)

*

Biªn ®é dao ®éng cña ®iÓm M:

⎛

⎝

d₂− d₁π ⎞

+

⎟

A = 2A cos π

M

⎜

λ

4 ⎠

l

1

l

−

λ

1

4

1

*

Sè ®iÓm (®−êng) dao ®éng cùc ®¹i (kh«ng tÝnh hai nguån): − − < k <

λ

l

4

1

l

Sè ®iÓm (®−êng) dao ®éng cùc tiÓu (kh«ng tÝnh hai nguån): − + < k <

+

λ

4

λ

4

1

9

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

Chó ý: Víi bµi to¸n t×m sè ®−êng dao ®éng cùc ®¹i vµ kh«ng dao ®éng gi÷a hai ®iÓm M, N c¸ch hai

nguån lÇn l−ît lµ d , d , d , d .

1

M

2M

1N

2N

§

+

Æt ∆d = d - d ; ∆d = d - d vµ gi¶ sö ∆d < ∆d .

M 1M 2M N 1N 2N M N

Hai nguån dao ®éng cïng pha:

Cùc ®¹i: ∆d < kλ < ∆d ; Cùc tiÓu: ∆d < (k+0,5)λ < ∆d

M

N

M

N

+

Hai nguån dao ®éng ng−îc pha:

Cùc ®¹i:∆d < (k+0,5)λ < ∆d ; Cùc tiÓu: ∆d < kλ < ∆d

N

M

N

M

Sè gi¸ trÞ nguyªn cña k tho¶ m·n c¸c biÓu thøc trªn lµ sè ®−êng cÇn t×m.

IV. sãng dõng

1

*

. §Þnh nghÜa: lµ sãng cã c¸c nót vµ bông cè ®Þnh trong kh«ng gian.

Nguyªn nh©n: Sãng dõng lµ kÕt qu¶ cña sù giao thoa gi÷a sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹, khi sãng tíi vµ

sãng ph¶n x¹ truyÒn theo cïng mét ph−¬ng. Khi ®ã sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ lµ sãng kÕt hîp vµ giao

thoa t¹o sãng dõng.

Chó ý: - §Çu cè ®Þnh hoÆc ®Çu dao ®éng nhá lµ nót sãng. §Çu tù do lµ bông sãng.

-

2

Hai ®iÓm ®èi xøng víi nhau qua nót sãng lu«n dao ®éng ng−îc pha.

Hai ®iÓm ®èi xøng víi nhau qua bông sãng lu«n dao ®éng cïng pha.

C¸c ®iÓm trªn d©y ®Òu dao ®éng víi biªn ®é kh«ng ®æi ⇒ n¨ng l−îng kh«ng truyÒn ®i

Kho¶ng thêi gian gi÷a hai lÇn sîi d©y c¨ng ngang (c¸c phÇn tö ®i qua VTCB) lµ nöa chu kú.

BÒ réng 1 bông lµ 4A. A lµ biªn ®é sãng tíi hoÆc sãng ph¶n x¹.

. §iÒu kiÖn ®Ó cã sãng dõng trªn sîi d©y dµi l:

λ

2

4

λ

2

*

Hai ®Çu lµ nót sãng: l = k

(k ∈ N )

A

N

P

Sè bông sãng = sè bã sãng = k

Sè nót sãng = k + 1

N

B

λ

4

Bông

*

Mét ®Çu lµ nót sãng cßn mét ®Çu lµ bông sãng: l = (2k +1)

(k ∈ N)

Nót

A

Sè bã sãng nguyªn = k

P

Sè bông sãng = sè nót sãng = k + 1

3

®

*

. Ph−¬ng tr×nh sãng dõng trªn sîi d©y AB (víi ®Çu A cè ®Þnh hoÆc dao

éng nhá lµ nót sãng)

§Çu B cè ®Þnh (nót sãng):

Ph−¬ng tr×nh sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹i B: u = Acos2π ft vµ u ' = −Acos2π ft = Acos(2π ft −π )

B

Ph−¬ng tr×nh sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹i M c¸ch B mét kho¶ng d lµ:

d

u = Acos(2π ft + 2π ) vµ u ' = Acos(2π ft − 2π −π )

M

λ

Ph−¬ng tr×nh sãng dõng t¹i M: u = u + u '

M

d π

π

2

d

π

2

u_M= 2Acos(2π + )cos(2π ft − ) = 2Asin(2π )cos(2π ft − )

λ

2

λ

d π

d

Biªn ®é dao ®éng cña phÇn tö t¹i M: A = 2A cos(2π + ) = 2A sin(2π )

M

λ

2

λ

*

§Çu B tù do (bông sãng):Ph−¬ng tr×nh sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹i B: u = u ' = Acos2π ft

B B

Ph−¬ng tr×nh sãng tíi vµ sãng ph¶n x¹ t¹i M c¸ch B mét kho¶ng d lµ:

d

u = Acos(2π ft + 2π ) vµ u ' = Acos(2π ft − 2π )

M

λ

d

Ph−¬ng tr×nh sãng dõng t¹i M: u = u + u ' = 2 Acos(2π )cos(2π ft)

M

λ

d

Biªn ®é dao ®éng cña phÇn tö t¹i M: A = 2A cos(2π )

M

λ

2

0

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

CH¦¥NG III: dßng ®iÖn xoay chiÒu

1

. C¸ch t¹o ra dßng ®iÖn xoay chiÒu:

+

Nguyªn t¾c: Dùa trªn hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ (Lµ hiÖn t−îng khi cã sù biÕn thiªn cña tõ th«ng

qua mét khung d©y kÝn th× trong khung xuÊt hiÖn mét suÊt ®iÖn ®éng c¶m øng ®Ó sinh ra mét dßng ®iÖn

c¶m øng)

+

C¸ch t¹o: Cho khung d©y dÉn diÖn tÝch S, cã N vßng d©y, quay ®Òu víi tÇn sè gãc ω trong tõ tr−êng

ꢂꢀ ꢂꢀ

®

Òu B ( B ⊥ trôc quay) . Th× trong m¹ch cã dßng ®iÖn biÕn thiªn ®iÒu hßa víi tÇn sè gãc ω gäi lµ

dßng ®iÖn xoay chiÒu (d®xc).

Tõ th«ng göi qua khung d©y cña m¸y ph¸t ®iÖn Φ = NBScos(ωt +ϕ) = Φ cos(ωt + ϕ)

0

Víi Φ = NBS lµ tõ th«ng cùc ®¹i, N lµ sè vßng d©y, B lµ c¶m øng tõ cña tõ tr−êng, S lµ diÖn tÝch cña

0

vßng d©y, ω = 2πf

π

2

π

2

SuÊt ®iÖn ®éng trong khung d©y: e = ωNSBcos(ωt + ϕ - ) = E cos(ωt + ϕ -

)

0

Víi E = ωNSB lµ suÊt ®iÖn ®éng cùc ®¹i.

0

Chó ý: Khi khung d©y quay mét vßng (mét chu k×) th× dßng ®iÖn ch¹y trong khung ®æi chiÒu 2 lÇn.

BiÓu thøc ®iÖn ¸p tøc thêi vµ dßng ®iÖn tøc thêi:

u = U cos(ωt + ϕ ) vµ i = I cos(ωt + ϕ )

Trong ®ã: i lµ gi¸ trÞ c−êng ®é d® t¹i thêi ®iÓm t; I > 0 lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña i; ω > 0 lµ tÇn sè gãc; (ωt

+

0

u

0

i

0

+

ϕ ) lµ pha cña i t¹i thêi ®iÓm t; ϕ lµ pha ban ®Çu cña d®.

i

u lµ gi¸ trÞ ®iÖn ¸p t¹i thêi ®iÓm t; U > 0 lµ gi¸ trÞ cùc ®¹i cña u; ω > 0 lµ tÇn sè gãc; (ωt + ϕ )

0

u

lµ pha cña u t¹i thêi ®iÓm t; ϕ lµ pha ban ®Çu cña ®iÖn ¸p.

u

π

2

π

2

Víi ϕ = ϕ – ϕ lµ ®é lÖch pha cña u so víi i, cã − ≤ ϕ ≤

u

i

-

C¸c gi¸ trÞ hiÖu dông:

C−êng ®é hiÖu dông cña d®xc lµ ®¹i l−îng cã gi¸ trÞ b»ng c−êng ®é cña mét d® kh«ng ®æi, sao cho

+

khi ®i qua cïng mét ®iÖn trë R, trong cïng mét kho¶ng thêi gian th× c«ng suÊt tiªu thô cña R bëi d®

kh«ng ®æi Êy b»ng c«ng suÊt tiªu thô trung b×nh cña R bëi d®xc nãi trªn.

+

§iÖn ¸p hiÖu dông còng ®−îc ®Þnh nghÜa t−¬ng tù.

+

Gi¸ trÞ hiÖu dông b»ng gi¸ trÞ cùc ®¹i cña ®¹i l−îng chia cho

2 .

U₀

I₀

E₀

U =

; I =

; E =

2

. Dßng ®iÖn xoay chiÒu i = I cos(2πft + ϕ )

0

i

*

Mçi gi©y ®æi chiÒu 2f lÇn

NÕu pha ban ®Çu ϕ = 0 hoÆc ϕ = π th× chØ gi©y ®Çu tiªn

i

®

æi chiÒu 2f-1 lÇn.

3. C«ng thøc tÝnh thêi gian ®Ìn huúnh quang s¸ng trong mét chu kú

Khi ®Æt ®iÖn ¸p u = U cos(ωt + ϕ ) vµo hai ®Çu bãng ®Ìn, biÕt ®Ìn chØ s¸ng lªn khi u ≥ U .

0

u

1

2

1

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

4

∆ϕ

ω

U₁

U₀

∆

t =

Víi cos∆ϕ =

, (0 < ∆ϕ < π/2)

4

. Dßng ®iÖn xoay chiÒu trong ®o¹n m¹ch R, L, C nèi tiÕp.

*

§o¹n m¹ch chØ cã ®iÖn trë thuÇn R: u cïng pha víi i, (ϕ = ϕ – ϕ = 0)

R

u

i

U

U₀

I =

vµ I =

0

R

U

R

Chó ý: §iÖn trë R cho dßng ®iÖn kh«ng ®æi ®i qua vµ cã I =

*

§o¹n m¹ch chØ cã cuén thuÇn c¶m L: u nhanh pha h¬n i lµ π/2, (ϕ = ϕ – ϕ = π/2)

L

u

i

U

U₀

I =

vµ I =

víi Z = ωL lµ c¶m kh¸ng

L

0

Z_L

Chó ý: Cuén thuÇn c¶m L cho dßng ®iÖn kh«ng ®æi ®i qua hoµn toµn (kh«ng c¶n trë).

§o¹n m¹ch chØ cã tô ®iÖn C: u chËm pha h¬n i lµ π/2, (ϕ = ϕ – ϕ = -π/2)

C

u

i

U

U₀

1

I =

vµ I =

víi Z =

lµ dung kh¸ng

0

C

Z_C

ωC

Chó ý: Tô ®iÖn C kh«ng cho dßng ®iÖn kh«ng ®æi ®i qua (c¶n trë hoµn toµn).

§o¹n m¹ch RLC kh«ng ph©n nh¸nh

2

0R

2

Z = R + (Z − Z ) ⇒U = U + (U −U ) ⇒U = U + (U −U )

L

C

R

L

C

0

0L

0C

Z − Z_C

R

Z

π

2

π

2

L

tanϕ =

;sinϕ =

;cosϕ =

víi − ≤ ϕ ≤

R

Z

1

+

Khi Z > Z hay ω >

⇒ ϕ > 0 th× u nhanh pha h¬n i

⇒ ϕ < 0 th× u chËm pha h¬n i

⇒ ϕ = 0 th× u cïng pha víi i.

L

C

LC

1

Khi Z < Z hay ω <

L

C

LC

1

Khi Z = Z hay ω =

L

C

LC

U

R

Lóc ®ã I_M_a_x

=

gäi lµ hiÖn t−îng céng h−ëng dßng ®iÖn

Chó ý: - NÕu m¹ch gåm nhiÒu ®iÖn trë:

+

M¾c nèi tiÕp: R = R + R +...

1

2

1

+ +...

+

M¾c song song:

=

+

+...

=

C₁C₂

R

R₁R₂

C

-

NÕu m¹ch gåm nhiÒu tô ®iÖn:

+

M¾c song song: C =C +C +...

1

2

1

+

M¾c nèi tiÕp:

=

+ +...

C

C₁C₂

5

. C«ng suÊt to¶ nhiÖt trªn ®o¹n m¹ch RLC:

2

P = UIcosϕ = I R.

6

. HÖ sè c«ng suÊt:

P

R U_R

=

cosϕ =

=

UI Z

U

-

C«ng suÊt tiªu thô cña ®o¹n m¹ch phô phuéc vµo gi¸ trÞ cña cosϕ, nªn ®Ó sö dông cã hiÖu qu¶ ®iÖn

n¨ng tiªu thô th× ph¶i t¨ng hÖ sè c«ng suÊt (nghÜa lµ ϕ nhá). B»ng c¸ch m¾c thªm vµ m¹ch nh÷ng tô

iÖn cã ®iÖn dung lín. Qui ®Þnh trong c¸c c¬ së sö dông ®iÖn cosϕ ≥ 0,85.

®

2

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

Chó ý:

. NhiÖt l−îng to¶ ra trªn m¹ch (§iÖn n¨ng tiªu thô) trong thêi gian t:

Q = A = P.t víi A tÝnh b»ng J, P tÝnh b»ng W, t tÝnh b»ng s.

. Céng h−ëng ®iÖn: Khi R = h»ng sè, L, C hoÆc ω biÕn thiªn

+ Víi m¹ch LC th× cosϕ = 0 , m¹ch kh«ng tiªu thô ®iÖn! P = 0

7

8

1

2

I = I_m_a_x⇔ Z = Z_C⇔ ωL =

⇔ ω =

L

ωC

LC

Chó ý: Khi cã céng h−ëng ®iÖn th×:

U

R

-

D® hiÖu dông ®¹t cùc ®¹i I_m_a_x

=

2

U

C«ng suÊt tiªu thô ®¹t cùc ®¹i P_m_a_x

=

R

-

u cïng pha víi i: ϕ = 0, ϕ = ϕ

u

i

U = U ; U = U

R

L

C

R

cosϕ = = 1

Z

-

9. §o¹n m¹ch RLC cã L thay ®æi:

π

2

a. Z , I , U_R_m_a_x, U_C_m_a_x, U_R_c_m_a_x, P , cosϕ cùc ®¹i, u cïng pha u , u trÔ pha

so víi u => ®Òu

min

max

R

AB

C

AB

1

liªn quam ®Õn tr−êng hîp céng h−ëng: Z = Z => L =

L

C

2

ω C

2

C

2

C

U R + Z

R + Z

b. U_L_M_a_x

=

khi Z =

L

R

Z_C

1

1 1

= (

Z_L2 Z

1

2L₁L₂

c. Víi L = L hoÆc L = L th× U cã cïng gi¸ trÞ th× U

khi

+

) ⇒ L =

1

2

L

Lmax

Z_L₂

L₁+ L₂

^L1

2

C

Z + 4R + Z

2UR

2 2

R + Z − Z

C C

C

d. Khi Z =

th× U_R_L_M_a_x

=

Chó ý: R vµ L m¾c liªn tiÕp nhau

L

2

4

2

e. u vu«ng pha u (R ë gi÷a L,C) : tanϕ tanϕ = -1 => Z .Z = R

RL

RC

1.

2

L

C

1

0. §o¹n m¹ch RLC cã C thay ®æi:

* Z , I , U_R_m_a_x, U_L_m_a_x, U_R_c_m_a_x, P , cosϕ cùc ®¹i, u cïng pha u , => ®Òu liªn quam ®Õn

min

max

R

AB

1

tr−êng hîp céng h−ëng: Z = Z =>C =

L

C

2

ω L

2

L

R + Z_L

U R + Z

*

Khi Z =

th× U_C_M_a_x

=

C

Z_L

R

Khi C = C₁hoÆc C = C₂th× U_Ccã cïng gi¸ trÞ th× U_C_m_a_xkhi

1

1 1

1

C + C

1

2

=

(

+

) ⇒ C =

Z_C2 Z

Z_C₂

2

^C1

2

L

Z + 4R + Z

2UR

2 2

R + Z − Z

L L

L

*

Khi Z =

th× U_R_C_M_a_x

=

Chó ý: R vµ C m¾c liªn tiÕp nhau

C

2

4

11. M¹ch RLC cã ω thay ®æi:

2

3

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

1

*

Z , I , U_R_m_a_x, U_L_m_a_x, U_R_c_m_a_x, P , cosϕ cùc ®¹i, u cïng pha u ... => Khi ω =

min max max R AB

LC

1

2U.L

Khi ω =

th× U_L_M_a_x

=

R 4LC − R C

2U.L

2

C

L

R

−

C

2

R

−

1

L

*

Khi ω =

th× U_C_M_a_x

=

2

R 4LC − R C

2

L C

Víi ω = ω hoÆc ω = ω th× I hoÆc P hoÆc U cã cïng mét gi¸ trÞ th× I hoÆc P_M_a_xhoÆc U_R_M_a_x

1

2

R

Max

khi

ω = ω ω ⇒ tÇn sè f = f f

1 2

1

2

1

2. C¸c bµi tËp vÒ c«ng suÊt:

a. NÕu R, U = h»ng sè. Thay ®æi C, L hoÆc ω

2

R.U

P =

2

R + (Z − Z )

L

C

2

U

P_m_a_x

=

khi Z = Z_C

L

R

b. NÕu U, C, L, ω = h»ng sè. Thay ®æi R.

2

U

¸p dông bÊt ®¼ng thøc Cauchy cho: P_m_a_x

=

khi R= Z − Z_c

L

R

2

c. M¹ch R, L, C khi R biÕn ®æi cã hai gi¸ trÞ R , R ®Òu cho c«ng suÊt P < P :

1

2

max

2

R.U

2

P =

=> P.R −U R + P.(Z − Z ) = 0

2

L

C

R + (Z − Z )

L

C

2

U

Theo ®Þnh lý Viet: R + R =

; R .R = Z − Z

1 2 L C

1

2

P

*

Chó ý tr−êng hîp: Hai ®o¹n m¹ch R1L1C1 vµ R2L2C2 cïng u hoÆc cïng i cã pha lÖch nhau ∆ϕ:

Z − Z

L

C₁

L

C₂

(gi¶ sö ϕ > ϕ )

1 2

1

2

Víi tanϕ =

vµ tanϕ =

1

2

R₁

R₂

tanϕ − tanϕ

1

2

= tan ∆ϕ

Cã ϕ – ϕ = ∆ϕ ⇒

1

2

1

+ tanϕ tanϕ

1 2

Tr−êng hîp ®Æc biÖt ∆ϕ = π/2 (vu«ng pha nhau) th× tanϕ tanϕ = -1.

1

.

2

1

-

3. M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu mét pha:

Ho¹t ®éng dùa trªn hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ, biÕn c¬ n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng.

CÊu t¹o gåm 3 bé phËn :

-

+

Bé phËn t¹o ra tõ tr−êng gäi lµ phÇn c¶m : Lµ 1 vµnh trßn trªn g¾n c¸c nam ch©m m¾c xen kÏ nèi

tiÕp nhau.

+

Bé phËn t¹o ra dßng ®iÖn gäi lµ phÇn øng: Lµ khung d©y

Bé phËn ®−a d® ra ngoµi gäi lµ bé gãp: Gåm 2 vµnh khuyªn vµ 2 chæi quÐt

-

Trong c¸c m¸y ph¸t ®iÖn: R«to lµ phÇn c¶m ; Stato lµ phÇn øng.

Trong m¸y ph¸t ®iÖn c«ng suÊt nhá:

R«to (bé phËn chuyÓn ®éng) lµ phÇn øng ;

2

4

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

Stato (bé phËn ®øng yªn) lµ phÇn c¶m.

TÇn sè dßng ®iÖn do m¸y ph¸t ph¸t ra :

-

np

6

f =

. Víi p lµ sè cÆp cùc, n lµ sè vßng quay cña r«to/phót.

0

=

np . Víi p lµ sè cÆp cùc, n lµ sè vßng quay cña r«to/gi©y.

Tõ th«ng göi qua khung d©y cña m¸y ph¸t ®iÖn Φ = NBScos(ωt +ϕ) = Φ cos(ωt + ϕ)

0

Víi Φ = NBS lµ tõ th«ng cùc ®¹i, N lµ sè vßng d©y, B lµ c¶m øng tõ cña tõ tr−êng, S lµ diÖn tÝch

0

cña vßng d©y, ω = 2πf

π

2

π

2

-

SuÊt ®iÖn ®éng trong khung d©y: e = ωNSBcos(ωt + ϕ - ) = E cos(ωt + ϕ -

)

0

Víi E = ωNSB lµ suÊt ®iÖn ®éng cùc ®¹i.

0

1

3. M¸y ph¸t ®iÖn xoay chiÒu ba pha:

-

M¸y ph¸t ®iÖn xc ba pha lµ m¸y t¹o ra ba s®® xc h×nh sin cïng tÇn sè, cïng biªn ®é vµ lÖch nhau mét

2

3

π

gãc

(vÒ thêi gian lµ T/3)

-

CÊu t¹o:

+

PhÇn øng lµ ba cuén d©y gièng nhau g¾n cè ®Þnh trªn mét ®−êng trßn t©m 0 t¹i ba vÞ trÝ ®èi xøng, ®Æt

0

lÖch nhau 1 gãc 120 .

+

PhÇn c¶m lµ mét nam ch©m cã thÓ quay quanh trôc 0 víi tèc ®é gãc ω

kh«ng ®æi.

N

-

Ho¹t ®éng dùa trªn hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ, biÕn c¬ n¨ng thµnh ®iÖn

n¨ng. Khi nam ch©m quay tõ th«ng qua mçi cuén d©y lµ ba hµm sè sin cña

thêi gian, cïng tÇn sè gãc ω, cïng biªn ®é vµ lÖch nhau 120 . KÕt qu¶ trong

ba cuén d©y xuÊt hiÖn ba s®® xc c¶m øng cïng biªn ®é, cïng tÇn sè vµ lÖch

0

S

0

pha nhau gãc 120 .

-

Dßng ®iÖn xoay chiÒu ba pha lµ hÖ thèng ba dßng ®iÖn xoay chiÒu, g©y bëi ba suÊt ®iÖn ®éng xoay

2

π

chiÒu cïng tÇn sè, cïng biªn ®é nh−ng ®é lÖch pha tõng ®«i mét lµ

3

i = I cos(ωt)

1

0

2

π

trong tr−êng hîp t¶i ®èi xøng th× : i = I cos(ωt −

)

2

0

3

2π

3

i = I cos(ωt +

3

0

*

C¸c c¸ch m¾c:

M¾c h×nh sao

+

-

Gåm 4 d©y trong ®ã cã ba d©y pha vµ mét d©y trung hßa.

-

T¶i tiªu thô kh«ng cÇn ®èi xøng.

-

U = 3 .U ;

d

p

2

5

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

-

I_d= I_p

I₀= 0

A

2

B A

2

1

+

M¾c h×nh tam gi¸c

-

HÖ thèng gåm ba d©y

B

1

-

T¶i tiªu thô ph¶i thËt ®èi xøng

A

1

A

1

B

2

A

3

I_d= 3.I_p

B

3

A

3

U = U

d

p

+

¦u ®iÓm dßng xoay chiÒu ba pha

-

TiÕt kiÖm d©y dÉn

-

Dßng ®iÖn xoay chiÒu ba pha ®èi xøng cho hiÖu suÊt cao h¬n so víi dßng ®iÖn xoay chiÒu

mét pha.

T¹o ra tõ tr−êng quay dïng trong ®éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha dÔ dµng.

-

14. §éng c¬ kh«ng ®ång bé ba pha:

(

1)

-

Ho¹t ®éng : Dùa trªn hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ vµ tõ tr−êng quay.

CÊu t¹o: Gåm hai bé phËn chÝnh lµ:

-

ꢀ

B

3

-

R«to (phÇn øng): Lµ khung d©y cã thÓ quay d−íi t¸c dông cña

tõ tr−êng quay.

Stato (phÇn c¶m): Gån 3 cuén d©y gièng hÖt nhau ®Æt t¹i 3 vÞ trÝ

B2

ꢀ

(

3)

(

2)

B1

-

n»m trªn 1 vßng trßn sao cho 3 trôc cña 3 cuén d©y Êy ®ång qui

0

t¹i t©m 0 cña vßng trßn vµ hîp nhau nh÷ng gãc 120 .

Khi cho d®xc 3 pha vµo 3 cuén d©y Êy th× tõ tr−êng tæng hîp do 3 cuén d©y t¹o ra t¹i t©m 0 lµ tõ

-

tr−êng quay.

2

π

2π

3

B = B cos(ωt) ; B = B cos(ωt −

) ; B = B cos(ωt +

)

1

0

2

0

2

0

3

=

> C¶m øng tõ tæng hîp tai t©m 0: B = 1,5B víi B lµ tõ tr−êng tæng hîp t¹i t©m 0. Tõ tr−êng quay nµy

0

sÏ t¸c dông vµo khung d©y lµ khung quay víi tèc ®é nhá h¬n tèc ®é quay cña tõ tr−êng. ChuyÓn ®éng

quay cña r«to (khung d©y) ®−îc sö dông lµm quay c¸c m¸y kh¸c.

1

-

5. M¸y biÕn ¸p (biÕn thÕ):

Ho¹t ®éng: Dùa trªn hiÖn t−îng c¶m øng ®iÖn tõ.

-

CÊu t¹o: + Lâi biÕn ¸p: Lµ c¸c l¸ s¾t non pha silic ghÐp l¹i (§Ó gi¶m dßng Phuc«). T¸c dông dÉn tõ.

+

Hai cuén d©y quÊn:

-

Cuén d©y s¬ cÊp cã hai ®Çu nèi víi nguån ®iÖn cã N vßng.

1

Cuén d©y thø cÊp cã hai ®Çu nèi víi t¶i tiªu thô cã N vßng.

2

T¸c dông cña hai cuén d©y lµ dÉn ®iÖn.

-

T¸c dông: biÕn ®æi ®iÖn ¸p (vµ c−êng ®é dßng ®iÖn) cña dßng ®iÖn xoay chiÒu mµ vÉn gi÷ nguyªn

tÇn sè. M¸y biÕn ¸p kh«ng cã t¸c dông biÕn ®æi n¨ng l−îng (c«ng).

2

6

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

U₁E₁I₂N₁

= k

U₂E₂I₁N₂

NÕu k > 1: N > N <==> U > U : h¹ ¸p.

-

C«ng thøc m¸y biÕn ¸p (H = 100%):

=

+

1

2

1

2

NÕu k < 1: N < N <==> U < U : t¨ng ¸p.

1

2

1

2

P₂U I cosϕ

2 2

2

-

HiÖu suÊt m¸y biÕn ¸p: H =

=

P₁U I cosϕ

1 1

1

-

øng dông cña m¸y biÕn ¸p: Trong truyÒn t¶i vµ sö dông ®iÖn n¨ng.

1

5. C«ng suÊt hao phÝ trong qu¸ tr×nh truyÒn t¶i ®iÖn n¨ng:

2

P

2

∆

P = R I = R

d

2

(

Ucosϕ)

Trong ®ã:

P: c«ng suÊt truyÒn ®i ë n¬i cung cÊp;

U: ®iÖn ¸p ë n¬i cung cÊp;

cosϕ: hÖ sè c«ng suÊt cña d©y t¶i ®iÖn (th«ng th−êng cosϕ = 1);

l

R = ρ lµ ®iÖn trë tæng céng cña d©y t¶i ®iÖn (l−u ý: dÉn ®iÖn b»ng 2 d©y)

d

S

2

=

> ChØ cÇn t¨ng ®iÖn ¸p ë ®Çu ®−êng d©y t¶i ®iÖn lªn k lÇn th× cã thÓ gi¶m hao phÝ ®i k lÇn.

-

§é gi¶m ®iÖn ¸p trªn ®−êng d©y t¶i ®iÖn:

∆U = R_dI

P - ∆P

(100%)

HiÖu suÊt t¶i ®iÖn:

H =

P

2

7

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

CH¦¥NG IV: dao ®éng vµ sãng ®iÖn tõ

1

. M¹ch dao ®éng:

*

M¹ch dao ®éng lµ 1 m¹ch ®iÖn gåm 1 cuén c¶m cã ®é tù c¶m L m¾c nèi tiÕp víi 1 tô ®iÖn cã ®iÖn

dung C thµnh 1 m¹ch ®iÖn kÝn.

+

NÕu ®iÖn trë cña m¹ch rÊt nhá, coi nh− b»ng kh«ng, th× m¹ch lµ 1 m¹ch dao ®éng lÝ t−ëng.

-

Tô ®iÖn cã nhiÖm vô tÝch ®iÖn cho m¹ch, sau ®ã nã phãng ®iÖn qua l¹i trong m¹ch nhiÒu lÇn t¹o ra

mét d®xc trong m¹ch. Ban ®Çu ®Ó m¹ch ho¹t ®éng ph¶i tÝch cho tô ®iÖn tÝch Q₀.

*

Khi m¹ch ho¹t ®éng, c¶ q, u, i biÕn thiªn cïng tÇn sè :

-

§iÖn tÝch tøc thêi q = q cos(ωt + ϕ)

0

q

q₀

C

-

HiÖu ®iÖn thÕ (®iÖn ¸p) tøc thêi u =

=

cos(ωt +ϕ) =U cos(ωt +ϕ)

0

C

π

Dßng ®iÖn tøc thêi i = q’ = - ωq sin(ωt + ϕ) = I cos(ωt + ϕ + )

0

2

1

Trong ®ã: ω =

lµ tÇn sè gãc riªng

T = 2π LC lµ chu kú riªng

LC

1

q₀

f =

lµ tÇn sè riªng

I = ωq =

0

2

π LC

LC

q₀

C

I₀

L

U =

=

= ωLI = I

0

ωC

C

Chó ý: Khi ghÐp tô:

NÕu m¹ch cã L vµ C ph¸t ra tÇn sè f₁

1

NÕu m¹ch cã L vµ C ph¸t ra tÇn sè f₂

2

Khi m¾c C nèi tiÕp C : f = f + f

1

2

nt

1

2

1

+

2

Khi m¾c song song C₂:

=

2

^fss

f₁f₂

*

N¨ng l−îng cña m¹ch dao ®éng:

2

1

q

^q0

2

-

N¨ng l−îng ®iÖn tr−êng: W = Cu = qu =

=

cos (ωt +ϕ)

đ

2

2C 2C

2

1

^q0

2

-

N¨ng l−îng tõ tr−êng: W = Li =

sin (ωt +ϕ)

t

2

2C

2

1

q₀

1

= LI

0

2

0

2

N¨ng l−îng ®iÖn tõ:

W=W + W <==> W = CU = q U =

đ

t

0

2

2C

Chó ý: + M¹ch dao ®éng cã tÇn sè gãc ω, tÇn sè f vµ chu kú T th× W vµ W biÕn thiªn víi tÇn sè gãc

®

t

2

ω, tÇn sè 2f vµ chu kú T/2

2

8

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

+

M¹ch dao ®éng cã ®iÖn trë thuÇn R ≠ 0 th× dao ®éng sÏ t¾t dÇn. §Ó duy tr× dao ®éng cÇn cung

2

0

2

ω C U

U RC

2

0

cÊp cho m¹ch mét n¨ng l−îng cã c«ng suÊt:

P = I R =

R =

2

2L

+

Khi tô phãng ®iÖn th× q vµ u gi¶m vµ ng−îc l¹i

Quy −íc: q > 0 øng víi b¶n tô ta xÐt tÝch ®iÖn d−¬ng th× i > 0 øng víi dßng ®iÖn ch¹y ®Õn b¶n

tô mµ ta xÐt.

-

Sù t−¬ng tù gi÷a dao ®éng ®iÖn vµ dao ®éng c¬

§

¹i l−îng c¬

§¹i l−îng ®iÖn

Dao ®éng c¬

x” + ω x = 0

Dao ®éng ®iÖn

Q” + ω q = 0

2

x

Q

k

1

ω =

v

m

k

I

ω =

m

LC

L

1

x = Acos(ωt + ϕ)

q = q cos(ωt + ϕ)

0

v = x’ = -ωAsin(ωt + ϕ)

i = q’ = -ωq sin(ωt + ϕ)

0

C

v

i

2

0

2

F

U

R

A = x + ( )

q = q + ( )

ω

q

2

µ

F = -kx = -mω x

u = = Lω q

C

1

2

W_®

W_t

W (W )

W = mv

W = Li

t

C

®

t

2

q

2

1

2

W (W )

W = kx

W =

®

L

t

®

2

2C

3

. Sãng ®iÖn tõ

*

®

Khi 1 tõ tr−êng biÕn thiªn theo thêi gian th× nã sinh ra 1 ®iÖn tr−êng xo¸y (lµ 1 ®iÖn tr−êng mµ c¸c

−êng søc bao quanh c¸c ®−êng c¶m øng tõ). Ng−îc l¹i khi mét ®iÖn tr−êng biÕn thiªn theo thêi gian

nã sinh ra 1 tõ tr−êng xo¸y (lµ 1 tõ tr−êng mµ c¸c ®−êng c¶m øng tõ bao quanh c¸c ®−êng søc cña

®iÖn tr−êng).

-

Dßng ®iÖn qua cuén d©y vµ d©y dÉn lµ dßng ®iÖn dÉn, d® qua tô ®iÖn lµ dßng ®iÖn dÞch (lµ sù biÕn

thiªn cña ®iÖn tr−êng gi÷a 2 b¶n tô)

-

§iÖn tr−êng vµ tõ tr−êng lµ 2 mÆt thÓ hiÖn kh¸c nhau cña 1 lo¹i tr−êng duy nhÊt lµ ®iÖn tõ tr−êng.

Sãng ®iÖn tõ: lµ sù lan truyÒn trong kh«ng gian cña ®iÖn tõ tr−êng biÕn thiªn .

§Æc ®iÓm:

*

+

-

8

VËn tèc lan truyÒn trong ch©n kh«ng c = 3.10 m/s. Trong ®iÖn m«i v < c.

ꢂ ꢂꢀ ꢂ ꢂꢀ

-

Sãng ®iÖn tõ lµ sãng ngang. E ,B vu«ng gãc víi nhau vµ vu«ng gãc víi ph−¬ng truyÒn sãng. Cóng

dao ®éng cïng tÇn sè vµ cïng pha.

-

Sãng ®iÖn tõ mang n¨ng l−îng. N¨ng l−îng cña sãng tØ lÖ víi b×nh ph−¬ng cña biªn ®é, víi luü thõa

c

f

bËc 4 cña tÇn sè. Nªn sãng cµng ng¾n (tÇn sè cµng cao, do λ = ) th× n¨ng l−îng sãng cµng lín.

-

Sãng ®iÖn tõ còng cã c¸c tÝnh ch©t ph¶n x¹, khóc x¹, giao thoa … nh− ¸nh s¸ng.

2

9

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

c

-

B−íc sãng cña sãng ®iÖn tõ λ = = c2π LC

f

Víi: c: vËn tèc as trong ch©n kh«ng; C: ®iÖn dung cña tô ®iÖn (F); L: ®é tù c¶m cña cuén d©y (H).

+

Ph©n loaÞ:

Loại sóng

Sóng dài

Tần số

3 - 300 KHz

Bước sóng

Đặc tính

5 3

0 - 10 m

Năng lượng nhỏ, ít bị nước hấp thụ => dïng

Ó th«ng tin d−íi n−íc

1

®

3

2

Sóng trung

0,3 - 3 MHz

Ban ngày tầng điện li hấp thụ mạnh, ban đêm

tầng điện li phản xạ => dïng ®Ó th«ng tin ë

mÆt ®Êt, vµo ban ®ªm th«ng tin tèt h¬n ban

ngµy

Năng lượng lớn, bị tầng điện li và mặt đất

phản xạ nhiều lần => dïng ®Ó th«ng tin ë mÆt

0 - 10 m

2

Sóng ngắn

3 - 30 MHz

1

0 - 10 m

®

Êt, kÓ c¶ ngµy hay ®ªm

-

2

Sóng cực

ngắn

30 - 30000 MHz

Có năng lượng rất lớn, không bị tầng điện li

hấp thụ, truyền theo đường thẳng => dïng ®Ó

th«ng tin vò trô

0 - 10 m

*

Nguyªn t¾c ph¸t, thu s¸ng ®iÖn tõ: M¸y ph¸t hoÆc m¸y thu sãng ®iÖn tõ sö dông m¹ch dao ®éng

LC th× tÇn sè sãng ®iÖn tõ ph¸t hoÆc thu ®−îc b»ng tÇn sè riªng cña m¹ch.

Chó ý: M¹ch dao ®éng cã L biÕn ®æi tõ L_M_i_n→ L_M_a_xvµ C biÕn ®æi tõ C_M_i_n→ C_M_a_xth× b−íc sãng λ cña

sãng ®iÖn tõ ph¸t (hoÆc thu) λ_M_i_nt−¬ng øng víi L_M_i_nvµ C_M_i_nλ_M_a_xt−¬ng øng víi L_M_a_xvµ C_M_a_x

.

4

. S¬ ®å khèi cña m¸y ph¸t vµ thu thanh v« tuyÕn ®¬n gi¶n:

1

-

S¬ ®å khèi cña m¸y ph¸t thanh v« tuyÕn ®¬n gi¶n:

3

4

5

Micr« (1) t¹o ra dao ®éng ®iÖn cã tÇn sè ©m; M¹ch ph¸t sãng ®iÖn tõ cao tÇn

2) ph¸t ra sãng ®iÖn tõ cã tÇn sè cao (cì MHz) ; M¹ch biÕn ®iÖu (3) trén

2

(

dao ®éng ®iÖn tõ cao tÇn víi dao ®éng ®iÖn tõ ©m tÇn ; M¹ch khuÕch ®¹i (4) khuÕch ®¹i dao ®éng ®iÖn

tõ cao tÇn biÕn ®iÖu ; anten (5) t¹o ra ®iÖn tõ tr−êng cao tÇn lan truyÒn

trong kh«ng gian.

-

S¬ ®å khèi cña m¸y thu thanh v« tuyÕn ®¬n gi¶n:

1

2

3

4

5

Anten (1) thu sãng ®iÖn tõ cao tÇn biÕn ®iÖu ; M¹ch khuÕch ®¹i dao ®éng

®

iÖn tõ cao tÇn (2) khuÕch ®¹i dao ®éng ®iÖn tõ cao tÇn tõ anten göi tíi ;

M¹ch t¸ch sãng (3) t¸ch dao ®éng ®iÖn tõ ©m tÇn ra khái dao ®éng ®iÖn tõ cao tÇn ; M¹ch khuÕch ®¹i

4) khuÕch ®¹i dao ®éng ®iÖn tõ ©m tÇn tõ m¹ch t¸ch sãng göi ®Õn ; Loa (5) biÕn dao ®éng ®iÖn thµnh

dao ®éng ©m.

(

-

øng dông cña sãng ®iÖn tõ: Sãng v« tuyÕn ®iÖn ®−îc sö dông trong th«ng tin liªn l¹c. ë ®µi ph¸t

thanh, dao ®éng ©m tÇn ®−îc dïng ®Ó biÕn ®iÖu (biªn ®é hÆc tÇn sè) dao ®éng cao tÇn. Dao ®éng cao

tÇn ®· ®−îc biÕn ®iÖu sÏ ®−îc ph¸t x¹ tõ ¨ng ten d−íi d¹ng sãng ®iÖn tõ. ë m¸t thu thanh, nhê cã ¨ng

ten thu, sÏ thu ®−îc dao ®éng cao tÇn ®· ®−îc biÕn ®iÖu, vµ sau ®ã dao ®éng ©m tÇn l¹i ®−îc t¸ch ra

khái dao ®éng cao tÇn biÕn ®iÖu nhê qu¸ tr×nh t¸ch sãng, råi ®−a ra loa.

-

Nguyªn t¾c chung cña th«ng tin liªn l¹c b»ng sãng v« tuyÕn:

-

Ph¶i dïng c¸c sãng ®iÖn tõ cao tÇn lµm sãng mang.

Ph¶i biÕn ®iÖu sãng mang.

-

ë n¬i thu ph¶i t¸ch sãng ©m tÇn ra khái sãng cao tÇn (sãng mang).

Khi tÝn hiÖu thu nhá ph¶i khuyÕch ®¹i chóng b»ng m¹ch khuyÕch ®¹i.

3

0

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

CH¦¥NG V: sãng ¸nh s¸ng

1

*

. HiÖn t−îng t¸n s¾c ¸nh s¸ng.

§/n: Lµ hiÖn t−îng chïm s¸ng phøc t¹p bÞ t¸ch thµnh nhiÒu mµu kh¸c nhau khi ®i qua mÆt ph©n c¸ch

cña hai m«i tr−êng trong suèt.

*

¸nh s¸ng ®¬n s¾c lµ ¸nh s¸ng kh«ng bÞ t¸n s¾c

¸nh s¸ng ®¬n s¾c cã tÇn sè x¸c ®Þnh, chØ cã mét mµu.

v

c

f

λ

c

λ

0

B−íc sãng cña ¸nh s¸ng ®¬n s¾c λ = , truyÒn trong ch©n kh«ng λ =

⇒

= ⇒ λ =

0

f

λ

v

n

*

ChiÕt suÊt cña m«i tr−êng trong suèt phô thuéc vµo mµu s¾c ¸nh s¸ng. §èi víi ¸nh s¸ng mµu ®á lµ

nhá nhÊt, mµu tÝm lµ lín nhÊt.

*

¸nh s¸ng tr¾ng lµ tËp hîp cña v« sè ¸nh s¸ng ®¬n s¾c cã mµu biÕn thiªn liªn tôc tõ ®á ®Õn tÝm.

B−íc sãng cña ¸nh s¸ng tr¾ng: 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm.

Tán sắc do lăng kính

*

Tổng quát:

sini = nsinr ;

D = (i + i ) – A;

1 2

A = r + r ;

1

2

1

2

Trường hợp góc nhỏ: i = nr ;

i = nr ;

D = (n – 1)A;

A = r + r₂

1

2

1

A

D_m_i_n+ A

A

= n.sin

2

Trường hợp góc lệch cực tiểu:

⇔ i = i ,r = r = ⇔ sin

1

2

1

2

*

Bề rộng quang phổ trên màn ∆D = D − D và khi đó bề rông là : l = d. ∆D

tim do

1

⎛ 1 1 ⎞

*

Tiêu cự của thấu kính :

= (n −1)

+

R₁R₂

⎜

⎝

⎟

⎠

f

2

. HiÖn t−îng nhiÔu x¹ ¸nh s¸ng.

HiÖn t−îng ¸nh s¸ng bÞ lÖch ph−¬ng truyÒn th¼ng gÆp vËt c¶n gäi lµ hiÖn t−îng nhiÔu x¹ ¸nh s¸ng.

3

*

. HiÖn t−îng giao thoa ¸nh s¸ng (chØ xÐt giao thoa ¸nh s¸ng trong thÝ nghiÖm Y©ng).

§/n: Lµ sù tæng hîp cña hai hay nhiÒu sãng ¸nh s¸ng kÕt hîp trong kh«ng gian trong ®ã xuÊt hiÖn

nh÷ng v¹ch s¸ng vµ nh÷ng v¹ch tèi xen kÏ nhau.

C¸c v¹ch s¸ng (v©n s¸ng) vµ c¸c v¹ch tèi (v©n tèi) gäi lµ v©n giao

thoa.

M

x

d

1

S

1

*

HiÖu ®−êng ®i cña ¸nh s¸ng (hiÖu quang tr×nh)

d

2

I

a

O

ax

∆

d = d −d =

2

1

^S2

D

Trong ®ã: a = S S lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai khe s¸ng

1

2

D

D = OI lµ kho¶ng c¸ch tõ mÆt ph¼ng chøa hai khe s¸ng

S , S ®Õn mµn quan s¸t

1

2

S M = d ; S M = d

2

1

2

x = OM lµ (to¹ ®é) kho¶ng c¸ch tõ v©n trung t©m ®Õn ®iÓm M ta xÐt

λD

*

VÞ trÝ (to¹ ®é) v©n s¸ng: ∆d = kλ ⇒ x = k

; k ∈ Z

a

k = 0: V©n s¸ng trung t©m

k = ±1: V©n s¸ng bËc (thø) 1 (KÓ tõ trung t©m)

k = ±2: V©n s¸ng bËc (thø) 2

λD

VÞ trÝ (to¹ ®é) v©n tèi: ∆d = (k + 0,5)λ ⇒ x = (k +0,5)

; k ∈ Z

a

k = 0, k = -1: V©n tèi thø (bËc) nhÊt

k = 1, k = -2: V©n tèi thø (bËc) hai

k = 2, k = -3: V©n tèi thø (bËc) ba

3

1

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

λD

*

Kho¶ng v©n i: Lµ kho¶ng c¸ch gi÷a hai v©n s¸ng hoÆc hai v©n tèi liªn tiÕp: i =

a

*

NÕu thÝ nghiÖm ®−îc tiÕn hµnh trong m«i tr−êng trong suèt cã chiÕt suÊt n th× b−íc sãng vµ kho¶ng

v©n:

λ

λ D

i

n

λ_n= ⇒ i =

=

n

a

n

*

Khi nguån s¸ng S di chuyÓn theo ph−¬ng song song víi S S th× hÖ v©n di chuyÓn ng−îc chiÒu vµ

1 2

kho¶ng v©n i vÉn kh«ng ®æi.

D

§

é dêi cña hÖ v©n lµ: x =

d

0

D₁

Trong ®ã: D lµ kho¶ng c¸ch tõ 2 khe tíi mµn

D lµ kho¶ng c¸ch tõ nguån s¸ng tíi 2 khe

1

d lµ ®é dÞch chuyÓn cña nguån s¸ng

Khi trªn ®−êng truyÒn cña ¸nh s¸ng tõ khe S (hoÆc S ) ®−îc ®Æt mét b¶n máng dµy e, chiÕt suÊt n th×

1 2

*

(

n−1)eD

hÖ v©n sÏ dÞch chuyÓn vÒ phÝa S (hoÆc S ) mét ®o¹n: x =

1

2

0

a

*

X¸c ®Þnh sè v©n s¸ng, v©n tèi trong vïng giao thoa (tr−êng giao thoa) cã bÒ réng L (®èi xøng qua

v©n trung t©m)

⎡

⎣

L ⎤

⎦

+

Sè v©n s¸ng (lµ sè lÎ): N = 2⎢ ⎥ +1

S

⎢

2i⎥

L

⎡

⎤

⎥

⎦

Sè v©n tèi (lµ sè ch½n): N = 2⎢ +0,5⎥

t

⎢

2i

⎣

Trong ®ã [x] lµ phÇn nguyªn cña x. VÝ dô: [6] = 6; [5,05] = 5; [7,99] = 7

*

X¸c ®Þnh sè v©n s¸ng, v©n tèi gi÷a hai ®iÓm M, N cã to¹ ®é x , x (gi¶ sö x < x )

1

2

1

2

+

V©n s¸ng: x < ki < x₂

1

+

V©n tèi: x < (k+0,5)i < x

1

2

Sè gi¸ trÞ k ∈ Z lµ sè v©n s¸ng (v©n tèi) cÇn t×m

Chó ý: M vµ N cïng phÝa víi v©n trung t©m th× x vµ x cïng dÊu.

1

2

M vµ N kh¸c phÝa víi v©n trung t©m th× x vµ x kh¸c dÊu.

1

2

*

X¸c ®Þnh kho¶ng v©n i trong kho¶ng cã bÒ réng L. BiÕt trong kho¶ng L cã n v©n s¸ng.

L

+

NÕu 2 ®Çu lµ hai v©n s¸ng th×: i =

n−1

L

NÕu 2 ®Çu lµ hai v©n tèi th×: i =

n

L

NÕu mét ®Çu lµ v©n s¸ng cßn mét ®Çu lµ v©n tèi th×: i =

n−0,5

*

Sù trïng nhau cña c¸c bøc x¹ λ , λ ... (kho¶ng v©n t−¬ng øng lµ i , i ...)

1

2

1

2

+

Trïng nhau cña v©n s¸ng: x = k i = k i = ... ⇒ k λ = k λ = ...

s 1 1 2 2 1 1 2 2

+

Trïng nhau cña v©n tèi: x = (k + 0,5)i = (k + 0,5)i = ... ⇒ (k + 0,5)λ = (k + 0,5)λ = ...

t

1

2

1

2

Chó ý: VÞ trÝ cã mµu cïng mµu víi v©n s¸ng trung t©m lµ vÞ trÝ trïng nhau cña tÊt c¶ c¸c v©n s¸ng cña

c¸c bøc x¹.

*

Giao thoa ¸nh s¸ng tr¾ng (0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm)

D

-

BÒ réng quang phæ bËc k: ∆x = k (λ −λ ) víi λ vµ λ lµ b−íc sãng ¸nh s¸ng ®á vµ tÝm

X¸c ®Þnh sè v©n s¸ng, sè v©n tèi vµ c¸c bøc x¹ t−¬ng øng t¹i mét vÞ trÝ x¸c ®Þnh (®· biÕt x)

đ

t

®

t

a

λD

ax

+

V©n s¸ng: x = k

⇒ λ =

, k ∈ Z

a

kD

Víi 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇒ c¸c gi¸ trÞ cña k ⇒ λ

λD

ax

+

V©n tèi: x = (k +0,5)

⇒λ =

, k ∈ Z

a

(k +0,5)D

3

2

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

Víi 0,4 µm ≤ λ ≤ 0,76 µm ⇒ c¸c gi¸ trÞ cña k ⇒ λ

Kho¶ng c¸ch dµi nhÊt vµ ng¾n nhÊt gi÷a v©n s¸ng vµ v©n tèi cïng bËc k:

-

D

∆

x_M_i_n

=

[kλ − (k − 0,5)λ ]

t đ

a

D

x_M_a_x

[kλ + (k − 0,5)λ ] Khi v©n s¸ng vµ v©n tèi n»m kh¸c phÝa ®èi víi v©n trung t©m.

đ

t

a

D

a

∆

x_M_a_x

=

[kλ − (k − 0,5)λ ] Khi v©n s¸ng vµ v©n tèi n»m cïng phÝa ®èi víi v©n trung t©m.

đ t

Chó ý: + HiÖn t−îng cÇu vång lµ do hiÖn t−îng t¸n s¾c ¸nh s¸ng.

+

¸nh s¸ng ph¶n x¹ trªn c¸c v¸ng dÇu, mì hoÆc bong bãng xµ phßng (cã mµu sÆc sì) lµ

do hiÖn t−îng giao thoa ¸nh s¸ng khi dïng ¸nh s¸ng tr¾ng.

4. C¸c lo¹i quang phæ:

Quang phổ Định nghĩa

Nguồn phát

Đặc điểm

Ứng dụng

-

Không phụ thuộc

vào bản chất của vật

phát sáng, mà chỉ

phụ thuộc vào nhiệt

độ.

Các chất rắn, chất

-

Đo nhiệt độ của

Là một dải sáng có lỏng, chất khí ở áp

màu biến đổi liên suất lớn khi bị nung

các vật phát sáng

(Đặc biệt của các

Nhiệt độ của vật

vật ở rất xa)

-

tục

nóng sẽ phát ra

quang phổ liên tục.

càng cao, miền phát

sáng càng lan dần

về phía ánh sáng có

bước sóng ngắn.

Liên tục

Quang phổ vạch

Các chất khí hay

hơi ở áp suất thấp bị

kích thích (đốt nóng

hay phóng điện

qua.)

Gồm các vạch màu

của các nguyên tố Xác định thành

khác nhau thì khác phần cấu tạo của

nhau về số lượng các nguyên tố có

vạch, vị trí, màu sắc trong hợp chất.

và cường độ sáng.

Vạch phát riêng lẻ, ngăn cách

xạ

nhau bằng những

khoảng tối.

Chiếu ánh sáng

trắng qua đám hơi

Chiếu ánh sáng

nung nóng thu được

vạch tối trên nền

-

trắng qua đám khí

hay hơi nóng sáng ở

áp suất thấp.

Là hệ thống các

vạch tối riêng rẽ

nằm trên một nên

quang phổ liên tục.

Biết được thành

phần của hợp chất

Tắt nguồn sáng,

-

Nhiệt độ đám hơi

có những vạch màu

nằm trên nền tối

trùng với các vạch

tối ở trên.

Vạch hấp

thụ

-

phải thấp hơn nhiệt

độ của nguồn sáng.

3

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

5

. Tia hồng ngoại, tia tử ngoại và tia X:

Tia hồng ngoại

Tia tử ngoại

Tia X

Định nghĩa - Bức xạ điện từ không nhìn - Bức xạ điện từ không nhìn - Sóng điện từ có bước sóng

-12

-8

thấy, có bước sóng lớn hơn thấy, có bước sóng ngắn hơn ngắn từ 10 – 10 m.

bước sóng của ánh sáng đỏ. bước sóng của ánh sáng tím.

0

Nguồn phát Mọi vật nung nóng đều phát Các vật có nhiệt độ trên 2000 C. Ống tia Rơnghen

ra tia hồng ngoại.

-

Tác dụng nổi bật là tác - Tác dụng mạnh lên kính ảnh

- Có khả năng đâm xuyên

mạnh. (Tính chất đáng chú ý

nhất.)

dụng nhiệt.

-

Làm iôn hóa chất khí.

-

Tác dụng lên kính ảnh

-

Kích thích phát quang nhiều

hồng ngoại.

- Tác dụng mạnh lên phim

ảnh, làm iôn hóa không khí.

chất.

-

Trong công nghiệp dùng

-

Có tác dụng sinh lí: huỷ diệt tế

- Có tác dụng làm phát quang

nhiều chẩt.

để sấy khô các sản phẩm

sơn

bào, diệt khuẩn, nấm mốc…

Tính chất,

tác dụng

-

Có thể gây ra hiện tượng

- Có tác dụng gây ra hiện

tượng quang điện ở hầu hết

kim loại.

-

Trong y học dùng đèn

quang điện.

hồng ngoại để sưởi ấm

ngoài da cho máu lưu

thông.

-

Trong công nghiệp: Phát hiện

vết nứt, xước trên bề mặt sản

phẩm

-

Có tác dụng sinh lí mạnh:

-

Dùng trong các thiết bị

hủy diệt tế bào, diệt vi

khuẩn…

Trong y học: chữa còi xương,

điều khiển từ xa

-

diệt vi khuẩn …

-

Sấy khô, sưởi ấm.

- Khử trùng, diệt khuẩn.

- Y học: Chụp chiếu điện,

chữa ung thư.

Sử dụng trong bộ điều - Chữa bệnh còi xương.

khiển từ xa.

- Công nghiệp: dò tìm khuyết

tật trong sản phẩm đúc.

-

Tìm vết nứt trên bề mặt kim

-

Chụp ảnh hồng ngoại.

loại.

-

Khoa học: nghiên cứu cấu

Trong quân sự ứng dụng

trúc tinh thể.

Ứng dụng

làm ống nhòm hồng ngoại,

quay phim ban đêm…

- Giao thông: kiểm tra hành lí

của hành khách.

6

. Thang sãng ®iÖn tõ:

Loại sóng

Tia gamma

Tia X

Tia tử ngoại

Ánh sáng nhìn thấy

Tia hồng ngoại

Bước sóng

Vùng đỏ

Vùng cam

λ : 0, 640µm ÷ 0, 760µm

λ : 0, 590µm ÷ 0, 650µm

−

12

m

Döô ùi 10

−

12

−9

m ñe án 10 m

−7

Vùng vàng λ : 0, 570µm ÷ 0, 600µm

1

0

−

9

Vùng lục

λ : 0, 500µm ÷ 0, 575µm

λ : 0, 450µm ÷ 0, 510µm

λ : 0, 440µm ÷ 0, 460µm

1

0 m ñe án 3,8.10 m

−7

Vùng lam

3

,8.10 m ñeán 7,6.10 m

−7

−3

Vùng

chàm

Vùng tím

7

,6.10 m ñeán 10 m

−3

0 m trôû leân

Sóng vô tuyến

λ : 0, 38µm ÷ 0, 440µm

1

Sãng v« tuyÕn, tia hång ngo¹i, ¸nh s¸ng kh¶ kiÕn, tia tö ngo¹i, tia X vµ tia gamma ®Òu cã b¶n chÊt lµ

sãng ®iÖn tõ nh−ng cã b−íc sãng kh¸c nhau nªn cã tÝnh chÊt, t¸c dông kh¸c nhau vµ nguån ph¸t, c¸ch

thu chóng còng kh¸c nhau.

3

4

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

CH¦¥NG VI: l−îng tö ¸nh s¸ng

1

-

. N¨ng l−îng mét l−îng tö ¸nh s¸ng (h¹t ph«t«n)

N¨ng l−îng mét l−îng tö ¸nh s¸ng (h¹t ph«t«n):

hc

ε = hf =

λ

-34

Trong ®ã: h = 6,625.10 Js lµ h»ng sè Pl¨ng;

8

f, λ lµ tÇn sè, b−íc sãng cña ¸nh s¸ng (cña bøc x¹).

Chó ý: Khi ¸nh s¸ng truyÒn ®i c¸c l−îng tö ¸nh s¸ng kh«ng bÞ thay ®æi, kh«ng phô thuéc

kho¶ng c¸ch tíi nguån s¸ng.

-

ThuyÕt l−îng tö ¸nh s¸ng:

+

¸nh ¸ng ®−îc t¹o thµnh bëi c¸c h¹t gäi lµ ph«t«n.

Víi mçi ¸nh s¸ng ®¬n s¾c cã tÇn sè f, c¸c ph«t«n ®Õu gièng nhau, mçi ph«t«n mang n¨ng

l−îng b»ng hf.

8

+

1

ph«t«n.

Chó ý: ph«t«n chØ tån t¹i ë tr¹ng th¸i chuyÓn ®éng kh«ng cã ph«t«n ®øng yªn.

2

. HiÖn t−îng quang ®iÖn

-

HiÖn t−îng quang ®iÖn ngoµi: HiÖn t−îng ¸nh s¸ng lµm bËt c¸c ªlectron ra khái mÆt kim lo¹i gäi lµ

hiÖn t−îng quang ®iÖn ngoµi.

HiÖn t−îng quang ®iÖn trong (quang dÉn): HiÖn t−îng ¸nh s¸ng gi¶i phãng c¸c ªlectron liªn kÕt

thµnh c¸c ªlectron dÉn vµ c¸c lç trèng cïng tham gia vµo qu¸ tr×nh dÉn ®iÖn, gäi lµ hiÖn t−îng quang

-

®

iÖn trong.

-

§Þnh luËt vÒ giíi h¹n quang ®iÖn: §èi víi mçi kim lo¹i, ¸nh s¸ng kÝch thÝch ph¶i cã b−íc sãng λ

0

=

> C¸c hiÖn t−îng quang ®iÖn vµ c¸c ®Þnh luËt quang ®iÖn chøng tá ¸nh s¸ng cã tÝnh chÊt h¹t.

-

øng dông cña c¸c hiÖn t−îng quang ®iÖn trong c¸c tÕ bµo quang ®iÖn, trong c¸c dông cô ®Ó biÕn ®æi

c¸c tÝn hiÖu ¸nh s¸ng thµnh tÝn hiÖu ®iÖn, trong c¸c quang ®iÖn trë, pin quang ®iÖn.

*

C«ng thøc Anhxtanh

2

mv₀

Max

hc

ε = hf =

= A+

λ

2

hc

Trong ®ã A =

lµ c«ng tho¸t cña kim lo¹i dïng lµm catèt

λ

0

λ lµ giíi h¹n quang ®iÖn cña kim lo¹i dïng lµm catèt. m: khèi l−îng e

0

v

lµ vËn tèc ban ®Çu cña electron quang ®iÖn khi tho¸t khái catèt

0

max

f, λ lµ tÇn sè, b−íc sãng cña ¸nh s¸ng kÝch thÝch

3

5

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

*

§Ó dßng quang ®iÖn triÖt tiªu th× U ≤ - U víi U gäi lµ hiÖu ®iÖn thÕ h∙m

AK

h

2

m .v

e

0max

-19

víi e = 1,6.10 C

e.U =

h

2

*

®

XÐt vËt c« lËp vÒ ®iÖn, cã ®iÖn thÕ cùc ®¹i V_m_a_xvµ kho¶ng c¸ch cùc ®¹i d_M_a_xmµ electron chuyÓn

éng trong ®iÖn tr−êng c¶n cã c−êng ®é E ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:

2

m .v

e

0max

= e.E.d_m_a_x

e.V_m_a_x

=

2

*

Víi U lµ hiÖu ®iÖn thÕ gi÷a anèt vµ catèt, v lµ vËn tèc cùc ®¹i cña electron khi ®Ëp vµo anèt, v =

A

K

v₀_M_a_xlµ vËn tèc ban ®Çu cùc ®¹i cña electron khi rêi catèt th×:

1

2

A

2

K

e.U = mv − mv

2

*

HiÖu suÊt l−îng tö (hiÖu suÊt quang ®iÖn)

n

H =

n₀

Víi n vµ n lµ sè electron quang ®iÖn bøt khái catèt vµ sè ph«t«n ®Ëp vµo catèt trong cïng mét

0

kho¶ng thêi gian t.

n ε n₀hf

n₀hc

0

C«ng suÊt cña nguån bøc x¹: p =

=

t

λt

q

ne

C−êng ®é dßng quang ®iÖn b·o hoµ: I = =

bh

t

ꢀ

ꢂꢂꢀ

*

B¸n kÝnh quü ®¹o cña electron khi chuyÓn ®éng víi vËn tèc v trong tõ tr−êng ®Òu B

G JG

mv

m

R =

; α = (v,B)

e.B.sinα

G

JG

mv

Khi v ⊥ B ⇒ sinα =1⇒: R =

e.B

XÐt electron võa rêi khái catèt th× v = v₀_m_a_xnªn R = R_m_a_x

Chó ý: HiÖn t−îng quang ®iÖn x¶y ra khi ®−îc chiÕu ®ång thêi nhiÒu bøc x¹ th× khi tÝnh c¸c ®¹i l−îng:

VËn tèc ban ®Çu cùc ®¹i v₀_M_a_x, hiÖu ®iÖn thÕ h·m U , ®iÖn thÕ cùc ®¹i V , … ®Òu ®−îc tÝnh øng víi

h

Max

bøc x¹ cã λ_M_i_n(hoÆc f_M_a_x)

*

§èi víi tia R¬nghen X:

-

C−êng ®é dßng ®iÖn trong èng R¬nghen: i = ne Víi n lµ sè electron tíi ®Ëp vµ ®èi catot trong 1

gi©y.

-

§Þnh lÝ ®éng n¨ng: E – E = eU

® ®o AK

2

Víi E = mv /2 lµ ®éng n¨ng cña electron ngay tr−íc khi ®Ëp vµo ®èi cat«t

®

2

vµ E = mv /2 lµ ®éng n¨ng cña electron ngay sau khi bøt ra khái cat«t, th−êng th× E = 0.

®

o

®o

-

§Þnh luËt b¶o toµn n¨ng l−îng: E = ε + Q = hf + Q (®éng n¨ng cña electron biÕn thµnh n¨ng l−îng

®

tia X vµ lµm nãng ®èi cat«t). Víi ε lµ n¨ng l−îng tia X vµ Q lµ nhiÖt l−îng lµm nãng ®èi cat«t.

-

B−íc sãng nhá nhÊt cña bøc x¹ do èng R¬nghen ph¸t ra øng víi tr−êng hîp toµn bé ®éng n¨ng cña

electron E (ngay tr−íc khi ®Ëp vµo ®èi cat«t) biÕn thµnh n¨ng l−îng ε cña tia X:

®

Tõ E = ε + Q = hf + Q ==> E ≥ hf = hc/λ ==> λ ≥ hc/ E

®

-34 8

®

kh«ng.

=

3

6

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

3. Quang trë vµ pin quang ®iÖn:

-

Quang ®iÖn trë lµ 1 ®iÖn trë lµm b»ng chÊt quang dÉn. §iÖn trë cña nã cã thÓ thay ®æi tõ vµi mªga«m

khi kh«ng ®−îc chiÕu s¸ng xuèng ®Õn vµi chôc «m khi ®−îc chiÕu s¸ng.

-

Pin quang ®iÖn (cßn gäi lµ pin mÆt trêi) lµ 1 nguån ®iÖn ch¹y b»ng n¨ng l−îng as. Nã biÕn ®æi trùc

tiÕp quang n¨ng thµnh ®iÖn n¨ng. Pin ho¹t ®éng dùa vµo hiÖn t−îng quang ®iÖn trong x¶y ra bªn c¹nh

1

4

-

líp chÆn.

. Sù ph¸t quang:

Sù ph¸t quang lµ mét sè chÊt cã kh¶ n¨ng hÊp thô as cã b−íc sãng nµy ®Ó ph¸t ra as cã b−íc sãng

kh¸c.

-

§Æc ®iÓm cña sù ph¸t quang: lµ nã cßn kÐo dµi 1 thêi gian sau khi t¾t as kÝch thÝch.

Huúnh quang: Lµ sù ph¸t quang cña c¸c chÊt láng vµ chÊt khÝ, cã ®Æc ®iÓm lµ as ph¸t quang t¾t rÊt

nhanh sau khi t¾t as kÝch thÝch. ¸nh s¸ng huúnh quang cã b−íc sãng dµi h¬n b−íc sãng cña as kÝch

thÝch: λ > λ .

hq

kt

-

thêi gian nµo ®ã sau khi t¾t as kÝch thÝch. øng dông: chÕ t¹o c¸c lo¹i s¬n trªn c¸c biÓn b¸o giao th«ng,

t−îng ph¸t s¸ng...

5

*

. Tiªn ®Ò Bo - Quang phæ nguyªn tö Hi®r«

Tiªn ®Ò Bo

E

m

nhËn ph«t«n

ph¸t ph«t«n

hc

ε = hf =

m

⁼^E⁻^En

mn

hfmn

^λmn

E

n

*

B¸n kÝnh quü ®¹o dõng thø n cña electron trong nguyªn tö hi®r«:

2

m n

E > E

r = n r

n

0

-11

Víi r =5,3.10 m lµ b¸n kÝnh Bo (ë quü ®¹o K)

0

N¨ng l−îng electron trong nguyªn tö hi®r«:

1

3,6

*

E = −

(eV ) Víi n ∈ N .

n

2

P

O

n=6

n=5

n

*

-

S¬ ®å møc n¨ng l−îng

D·y Laiman: N»m trong vïng tö ngo¹i

øng víi e chuyÓn tõ quü ®¹o bªn ngoµi vÒ quü

¹o K

n=4

N

®

n=3

M

Chó ý: V¹ch dµi nhÊt λ khi e chuyÓn tõ L → K

LK

Pasen

V¹ch ng¾n nhÊt λ_∞_Kkhi e chuyÓn tõ ∞ →

K.

L

n=2

n=1

-

D·y Banme: Mét phÇn n»m trong vïng tö ngo¹i,

H

δ

H H H_α

γ β

mét phÇn n»m trong vïng ¸nh s¸ng nh×n thÊy øng

víi e chuyÓn tõ quü ®¹o bªn ngoµi vÒ quü ®¹o L

Vïng ¸nh s¸ng nh×n thÊy cã 4 v¹ch:

Banme

V¹ch ®á H_αøng víi e: M → L

V¹ch lam H

V¹ch chµm H

V¹ch tÝm H

β

øng víi e: N → L

øng víi e: O → L

øng víi e: P → L

K

γ

δ

Laiman

Chó ý: V¹ch dµi nhÊt λ_M_L(V¹ch ®á H

α

)

V¹ch ng¾n nhÊt λ∞_Lkhi e chuyÓn tõ ∞ →

L.

D·y Pasen: N»m trong vïng hång ngo¹i øng víi e chuyÓn tõ quü ®¹o bªn ngoµi vÒ quü ®¹o M

-

3

7

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

Chó ý: V¹ch dµi nhÊt λ_N_Mkhi e chuyÓn tõ N → M.

∞

khi e chuyÓn tõ ∞ → M.

V¹ch ng¾n nhÊt λ _M

Mèi liªn hÖ gi÷a c¸c b−íc sãng vµ tÇn sè cña c¸c v¹ch quang phæ cña nguyªn tõ hi®r«:

1

=

+ vµ f = f +f (nh− céng vÐct¬)

13

12

23

^λ1₃λ₁₂λ₂₃

. S¬ l−îc vÒ laze:

6

-

Laze lµ 1 nguån s¸ng ph¸t ra 1 chïm s¸ng cã c−êng ®é lín dùa trªn øng dông cña hÖn t−îng ph¸t x¹

c¶m øng

-

§Æc ®iÓm cña tia laze cã tÝnh ®¬n s¾c, tÝnh ®Þnh h−íng, tÝnh kÕt hîp rÊt cao vµ c−êng ®é lín.

Tïy vµo vËt liÖu ph¸t x¹ ng−êi ta chÕ t¹o ra laze khÝ, laze r¾n vµ laze b¸n dÉn.

§

èi víi laze r¾n, laze rubi (hång ngäc) lµ Al O cã pha Cr O mµu ®á cña tia laze lµ do as ®á cña hång

2 3 2 3

ngäc do ion cr«m ph¸t ra khi chuyÓn tõ tr¹ng th¸i kÝch thÝch vÒ tr¹ng th¸i c¬ b¶n

7

. L−ìng tÝnh sãng h¹t cña ¸nh s¸ng:

-

¸nh s¸ng võa cã tÝnh chÊt sãng, võa cã tÝnh chÊt h¹t . VËy ¸nh s¸ng cã l−ìng tÝnh sãng h¹t.

Khi b−íc sãng cña as cµng ng¾n (th× n¨ng l−îng cña ph«t«n cµng lín), th× t/c h¹t thÓ hiÖn cµng ®Ëm

Ng−îc l¹i khi b−íc sãng cña as cµng dµi (th× n¨ng l−îng cña ph«t«n cµng nhá), th× t/c sãng thÓ hiÖn

cµng ®Ëm nÐt: dÔ quan s¸t thÊy hiÖn t−îng giao thoa, hiÖn t−îng t¸n s¾c cña c¸c as ®ã.

3

8

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

-

+

CÊu t¹o:

(

+

trung hoµ ®iÖn), gäi chung lµ nucl«n.

sè khèi.

A

Ký hiÖu: X

Z

+

-

15

-

§¬n vÞ khèi l−îng nguyªn tö: §¬n vÞ u cã gi¸ trÞ b»ng

1

12

khèi l−îng nguyªn tö cña ®ång vÞ C , cô

6

-

1

2

thÓ:

Mev

c

-27

2

==> 1uc = 931,5MeV

1

u = 1,66055.10 kg

;

1u = 931,5

2

-

A(u).

-19 6 -19 -13

1 eV = 1,6.10 J ==> 1 MeV = 10 .1,6.10 J = 1,6.10 J

-

§¬n vÞ n¨ng l−îng:

1 sè ®¬n vÞ n/tö th−êng gÆp:

-27

m = 1,67262.10 kg = 1,00728 u ;

P

-27

m = 1.67493.10 kg = 1,00866 u ;

n

-31

m = 9,1.10 kg = 0,0005486 u

e

2. HÖ thøc Anhxtanh, ®é hôt khèi, n¨ng l−îng liªn kÕt:

-

0

2

thøc: E = m c + W (§éng n¨ng: W = m.v /2)

0

®

-

Mét vËt cã khèi l−îng m ë tr¹ng th¸i nghØ, khi chuyÓn ®éng víi vËn tèc v, khèi l−îng cña vËt sÏ t¨ng

0

m₀

lªn thµnh m víi m =

2

v

c

1

-

2 2

HÖ thøc Anhxtanh: E = mc => W = E – E ; Víi E = m c lµ n¨ng l−îng nghØ cña vËt.

d 0 0 0

-

p

n

x

2

-

(

LK

-

LK

3

9

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

lo¹i:

+

1

2

3

1

2

3

+

nh©n kh¸c.

A

Z₁

A

4

1

2

3

X + X → X + X

4

1

Z

2

Z

3

Z

2

3

4

Trong sè c¸c h¹t nµy cã thÓ lµ h¹t s¬ cÊp nh− nucl«n, electr«n, ph«t«n ...

+

B¶o toµn sè nucl«n (sè khèi):

A + A = A + A

1 2 3 4

B¶o toµn ®iÖn tÝch (nguyªn tö sè): Z + Z = Z + Z

1

2

3

4

J JG J JG J JG J JG

JG

B¶o toµn ®éng l−îng: p + p = p + p hay m v + m v = m v +m v

4 4

+

1

2

3

4

1

2

4

3

B¶o toµn n¨ng l−îng toµn phÇn:

K + K +∆E = K + K

X X X X₄

1 2 3

1

2

x x

K = m v lµ ®éng n¨ng chuyÓn ®éng cña h¹t X

X

2

Chó ý: - Kh«ng cã ®Þnh luËt b¶o toµn khèi l−îng.

2

X

-

Mèi quan hÖ gi÷a ®éng l−îng p vµ ®éng n¨ng K cña h¹t X lµ: p = 2m K

X

Khi tÝnh vËn tèc v hay ®éng n¨ng K th−êng ¸p dông quy t¾c h×nh b×nh hµnh

JJG

JG J JG J JG

J JG J JG

n

1 2

p

VÝ dô: p = p + p biÕt ϕ = p , p

1

2

p = p + p + 2p p cosϕ

1

2

1

2

JG

hay (mv) = (m v ) +(m v ) + 2m m v v cosϕ

1

2

1

2 1 2

p

φ

hay mK = m K +m K +2 m m K K cosϕ

1

2

1

2

1

2

J JG JG

J JG J JG

J JG JG

JJG

n

T−¬ng tù khi biÕt φ = p , p hoÆc φ = p , p

p

1

2

J JG JG

2

1

2

Tr−êng hîp ®Æc biÖt: p ⊥ p ⇒ p = p + p . T−¬ng tù khi p ⊥ p hoÆc p ⊥ p

1

2

1

2

K

v

m

A

1

2

v = 0 (p = 0) ⇒ p = p ⇒

=

≈

. T−¬ng tù v = 0 hoÆc v = 0.

1

2

1

2

K₂v₂m₁

A₁

2

-

∆E = (M - M)c

0

X

2

1

X

X₄

3

4

0

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

Chó ý: + NÕu M > M th× ph¶n øng to¶ n¨ng l−îng ∆E d−íi d¹ng ®éng n¨ng cña c¸c h¹t X , X hoÆc

0

3

4

ph«t«n γ. C¸c h¹t sinh ra cã ®é hôt khèi lín h¬n nªn bÒn v÷ng h¬n.

+

NÕu M < M th× ph¶n øng thu n¨ng l−îng |∆E| d−íi d¹ng ®éng n¨ng cña c¸c h¹t X , X hoÆc

0 1 2

ph«t«n γ. C¸c h¹t sinh ra cã ®é hôt khèi nhá h¬n nªn kÐm bÒn v÷ng.

A A

A

1 2

3

1 Z 2 Z 3 Z 4

1 2 3 4

A

4

-

1

2

3

4

1

2

3

4

N¨ng l−îng liªn kÕt t−¬ng øng lµ E , E , E , E ; §é hôt khèi t−¬ng øng lµ ∆m , ∆m , ∆m ,

m₄

LK1

LK2

LK3

LK4

1

2

3

∆

∆E = A ε +A ε - A ε - A ε

2 2

3

4

1

∆E = E_L_K₃+ E_L_K₄– E_L_K₁– E_L_K₂

2

∆

E = (∆m + ∆m - ∆m - ∆m )c

3

4

1

2

4

-

. HiÖn t−îng phãng x¹:

nµy kÌm theo sù t¹o ra c¸c h¹t vµ cã thÓ kÌm theo sù ph¸t ra c¸c bøc x¹ ®iÖn tõ.

-

C¸c lo¹i tia phãng x¹:

Tia β

Tia α

Tia γ

+

−

Tia β

Là sóng điện từ có bước

sóng rất ngắn, cũng là hạt

phôtôn có năng lượng cao.

Pôzitron hay electron

Các êlectron, kí hiệu

0

dương, kí hiệu:

e

+

1

0

−

1

−

+

hay e . Thùc chÊt

-

tr¹ng th¸i kÝch thÝch cã

møc n¨ng l−îng cao E₁

chuyÓn xuèng møc n¨ng

cña phãng x¹ β lµ mét

h¹t n¬tr«n biÕn thµnh

mét h¹t pr«t«n, mét h¹t

electr«n vµ mét ph¶n h¹t

n¬trin«:

+

cña phãng x¹ β lµ

Hạt nhân nguyên

mét h¹t pr«t«n biÕn

thµnh mét h¹t n¬tr«n,

mét h¹t p«zitr«n vµ

B¶n chÊt

4

tử He

2

l−îng thÊp E ®ång thêi

2

phãng ra mét ph«t«n cã

mét

h¹t

n¨ng

l−îng:

n¬trin«:

−

ꢃ

n → p + e + υ

+

p → n+e +v

hc

ε = hf =

= E −E

1

2

λ

§

iÖn tÝch

+ 2e

+ e

- e

0

7

Tèc ®é

2.10 m/s

Gần bằng tốc độ ánh sáng

Bằng tốc độ ánh sáng

Kh¶ n¨ng iôn hóa môi trường có khả năng iôn hóa môi trường nhưng yếu hơn

Kh¶ n¨ng ion hãa yÕu

ion hãa

mạnh

tia α

kh¶ n¨ng ®©m

Kh¶ n¨ng xuyªn kÐm, qu·ng

trong kh«ng khÝ vµ vµi mm trong kim lo¹i

lín, ®i ®−îc vµi mÐt trong

bª t«ng vµ vµi centimÐt

trong ch× vµ rÊt nguy hiÓm

®

©m

®−êng ®i ®−îc

trong kh«ng khÝ cì

xuyªn

8

cm

4

1

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

A

Z

4

2

A−4

A

Z

0

A

Z−1

A

Z

0

A

Y

X → He+

Y

^X^→+1e+

Y

^X^→−1e+

Z−2

Z+1

Trong phãng x¹ γ kh«ng cã

phãng x¹ γ th−êng ®i kÌm

theo phãng x¹ α vµ β

Quy t¾c

dÞch

chuyÓn

«

trong b¶ng tuÇn

hoµn vµ cã sè khèi trong b¶ng tuÇn hoµn b¶ng tuÇn hoµn vµ cã

gi¶m 4 ®¬n vÞ

vµ cã cïng sè khèi cïng sè khèi.

4. §Þnh luËt phãng x¹:

-

t

−

N

−λt

0

k

T

N = N .2

= N .e

=

0

2

- +

−λt

-

®

−îc t¹o thµnh:

∆N = N − N = N (1−e )

0 0

t

−

m

0

k

λt

T

-

Khèi l−îng chÊt phãng x¹ cßn l¹i sau thêi gian t: m = m .2 = m .e⁻

=

2

0

Trong ®ã:

0 0

ln 2

+

T lµ chu kú b¸n r· T =

λ

ln2 0,693

lµ h»ng sè phãng x¹, ®Æc tr−ng cho chÊt phãng x¹ ®ang xÐt.

+

λ =

=

T

λ vµ T kh«ng phô thuéc vµo c¸c t¸c ®éng bªn ngoµi (nh− nhiÖt ®é, ¸p suÊt ...) mµ

chØ phô thuéc b¶n chÊt bªn trong cña chÊt phãng x¹.

t

+

k = : sè chu k× b¸n r· trong thêi gian t

T

−λt

-

Khèi l−îng chÊt bÞ phãng x¹ sau thêi gian t:

∆m = m −m = m (1−e )

0

∆

m

=1−e⁻

λt

m

0

t

−

−λt

T

= e

m

-

PhÇn tr¨m chÊt phãng x¹ cßn l¹i:

= 2

m₀

∆

N

^A1^N

A₁

0

−λt

Khèi l−îng chÊt míi ®−îc t¹o thµnh sau thêi gian t: m =

A₁=

(1−e ) = m (1−e )

1

0

N

N_A

A

Trong ®ã: A, A lµ sè khèi cña chÊt phãng x¹ ban ®Çu vµ cña chÊt míi ®−îc t¹o thµnh

1

-23

-1

N = 6,022.10 mol lµ sè Av«ga®r«.

A

+

-

Chó ý: Tr−êng hîp phãng x¹ β , β th× A = A ⇒ m = ∆m

1

-

§é phãng x¹ H: Lµ ®¹i l−îng ®Æc tr−ng cho tÝnh phãng x¹ m¹nh hay yÕu cña mét l−îng chÊt phãng

4

2

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

t

−

H

0

k

2

H = H .2 = H .e⁻=λN =

λt

Víi: H = λN lµ ®é phãng x¹ ban ®Çu.

T

0

1

0

§

0

-

øng dông cña c¸c ®ång vÞ phãng x¹: trong ph−¬ng ph¸p nguyªn tö ®¸nh dÊu, trong kh¶o cæ ®Þnh

tuæi cæ vËt dùa vµo l−îng cacbon 14.

5

-

kÌm theo 1 vµi n¬tr«n. N¨ng l−îng táa ra trong ph¶n øng cì 210 MeV.

235

10

l−îng cña 8,5 tÊn than hoÆc 2 tÊn dÇu táa ra khi ch¸y hÕt.

-

h.n kh¸c.

+

gian.

+

-

duy tr×.

235

239

Víi U khèi l−îng tíi h¹n cì 15 kg, víi Pu vµo cì 5 kg.

-

chØ x¶y ra ë nhiÖt ®é rÊt cao, nªn gäi lµ ph¶n øng nhiÖt h¹ch. Con ng−êi míi chØ thùc hiÖn ®−îc ph¶n

øng nµy d−íi d¹ng kh«ng kiÓm so¸t ®−îc (bom H).

-

8

Ph¶i ®−a hçn hîp nhiªn liÖu sang tr¹ng th¸i plasma b»ng c¸ch ®−a nhiÖt ®é lªn tíi 10 ®é.

+

Thêi gian duy tr× tr¹ng th¸i plasma ë nhiÖt ®é cao ph¶i ®ñ lín.

4

3

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

CH¦¥NG VIII. Tõ vi m« ®Õn vÜ m«

I. C¸c h¹t s¬ cÊp:

1

2

-

+

-

C¸c h¹t s¬ cÊp gåm: ph«t«n γ, electron e , p«zitron e , pr«t«n p, n¬tr«n n, n¬trin« ν.

C¸c h¹t s¬ cÊp ®−îc chia lµm ba lo¹i:

+

ph«t«n

-

+

C¸c lept«n: Cã khèi l−îng tõ 0 ®Õn200 m . Bao gåm: n¬trin« ν, electron e , p«zitron e ,

e

mªz«n µ.

+

C¸c ha®r«n: Cã khèi l−îng trªn 200m . §−îc chia thµnh ba nhãm con:

e

•

Mªz«n π, K: Cã khèi l−îng trªn 200m nh−ng nhá h¬n khèi l−îng nucl«n.

Nucl«n p, n.

e

Hipªron: Cã khèi l−îng lín h¬n khèi l−îng c¸c nucl«n.

Nhãm c¸c nucl«n vµ hipªron cßn ®−îc gäi lµ barion.

-

TÊt c¶ c¸c ha®r«n ®Òu ®−îc cÊu t¹o tõ c¸c h¹t nhá h¬n, gäi lµ quac. Cã 6 lo¹i quac (kÝ hiÖu lµ: u,

e

3

2e

3

.

-

PhÇn lín c¸c h¹t s¬ cÊp ®Òu t¹o thµnh cÆp gåm h¹t vµ ph¶n h¹t. Ph¶n h¹t cã cïng khèi l−îng nghØ vµ

spin nh− h¹t nh−ng c¸c ®Æc tr−ng kh¸c cã trÞ sè b»ng vÒ ®é lín vµ tr¸i dÊu.

-

Chó ý:

+

S¾p xÕp theo thø tù t¨ng dÇn vÒ khèi l−îng cña c¸c h¹t s¬ cÊp ®· biÕt: Ph«t«n, lept«n, mªz«n vµ

barion.

+

C¸c h¹t s¬ cÊp lµ ph«ton, lept«n, ha®r«n.

H¹t pr«ton cã cÊu t¹o bëi c¸c quac nªn pr«ton cã thÓ bÞ ph¸ vì.

3

. Bèn lo¹i t−¬ng t¸c c¬ b¶n trong vò trô: m¹nh, ®iÖn tõ, yÕu, hÊp dÉn.

-

T−¬ng t¸c hÊp dÉn: Lµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c h¹t (c¸c vËt) cã khèi l−îng kh¸c kh«ng. B¸n kÝnh lín v«

cïng, lùc t−¬ng t¸c nhá. VÝ dô: Träng lùc, lùc hót cña T§ vµ mÆt tr¨ng...

-

T−¬ng t¸c ®iÖn tõ: lµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c h¹t mang ®iÖn vµ gi÷a ph«t«n víi c¸c h¹t mang ®iÖn. B¸n

3

8

kÝnh lín v« h¹n, lùc t−¬ng t¸c m¹nh h¬n t−¬ng t¸c hÊp dÉn cì 10 lÇn.

T−¬ng t¸c ®iÖn tõ lµ b¶n chÊt cña c¸c lùc Cul«ng, lùc ®iÖn tõ, lùc Lo – ren, lùc ma s¸t, lùc liªn kÕt

hãa häc...

−18

T−¬ng t¸c yÕu – c¸c lept«n: §ã lµ t−¬ng t¸c gi÷a c¸c lept«n. B¸n kÝnh t¸c dông rÊt nhá cì 10 m ,

11

±

-

~

+

-

p → n + e + v ;

n → p + e + v_e

e

-

−15 2

t¸c dông rÊt nhá cì 10 m , lùc t−¬ng t¸c yÕu h¬n t−¬ng t¸c hÊp dÉn cì 10 lÇn.

-

10

-14

-15

4

-

4

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

II. mÆt trêi – hÖ mÆt trêi:

1

. HÖ MÆt Trêi: Gåm MÆt Trêi vµ 8 hµnh tinh, c¸c tiÓu hµnh tinh vµ c¸c vÖ tinh, c¸c sao chæi vµ thiªn

th¹ch.

C¸c hµnh tinh: Thñy tinh, Kim tinh, Tr¸i §Êt, Háa tinh, Méc tinh, Thæ tinh, Thiªn V−¬ng tinh, H¶i

V−¬ng tinh.

-

6

-

§Ó ®o ®¬n vÞ gi÷a c¸c hµnh tinh ng−êi ta dïng ®¬n vÞ thiªn v¨n: 1ñvtv =150.10 km .

N¨m ¸nh s¸ng: lµ qu·ng ®−êng mµ as ®i ®−îc trong 1 n¨m.

1

2

1

naêm aùnh saùng = 9,46.10 Km

-

C¸c hµnh tinh ®Òu quay quanh mÆt trêi theo chiÒu thuËn trong cïng mét ph¼ng, MÆt Trêi vµ c¸c hµnh

tinh tù quay quanh nã vµ ®Òu quay theo chiÒu thuËn trõ Kim tinh.

2

. MÆt Trêi:

-

T§.

-

Cã khèi l−îng lín, lùc hÊp dÉn cña MÆt Trêi cã vai trß quyÕt ®Þnh sù h×nh thµnh, ph¸t triÓn vµ chuyÓn

®éng cña hÖ.

-

Lµ mét qu¶ cÇu khÝ nãng s¸ng, kho¶ng 75% lµ hi®r« vµ 23% lµ heli. NhiÖt ®é bÒ mÆt 6000K, trong

lßng ®Õn hµng chôc triÖu ®é. Trong lßng mÆt trêi lu«n x¶y ra p.− nhÖt h¹ch lµ ph¶n øng tæng hîp h¹t

26

-

C«ng suÊt ph¸t x¹ MÆt Trêi lµ P = 3,9.10 W .

A E

Chó ý: C«ng suÊt bøc x¹ cña mÆt trêi P = 3,9.10 W, Mµ P = = ==> E = P.t

2

6

t

2 2

> Khèi l−îng MÆt Trêi gi¶m ®i lµ : m = E/c = Pt/c .

=

3

. Tr¸i §Êt:

-

CÊu t¹o: Tr¸i §Êt cã d¹ng h×nh pháng cÇu, b¸n kÝnh xÝch ®¹o b»ng 6378km , b¸n kÝnh ë hai cùc b»ng

3

6357km , khèi l−îng riªng trung b×nh 5515kg/m .

0

Lâi Tr¸i §Êt: b¸n kÝnh 3000km ; chñ yÕu lµ s¾t, niken; nhiÖt ®é kho¶ng 3000 - 4000 C .

+

3

Vá Tr¸i §Êt: dµy kho¶ng 35km ; chñ yÕu lµ granit; khèi l−îng riªng 3300kg/m .

24 6

Mét vµi sè liÖu vÒ Tr¸i §Êt: m = 5,98.10 kg, b¸n kÝnh quÜ ®¹o quanh mÆt trêi 150.10 km. Chu k×

h ph gi©y 0

-

quay quanh trôc 23 56 004 . Chu k× quay quanh mÆt trêi 365,2422 ngµy. Gãc nghiªng 23 27’

3

. Hµnh tinh chuyÓn ®éng xung quanh MÆt Trêi theo mét quü ®¹o x¸c ®Þnh.

-

C¸c hµnh tinh: Thñy tinh, Kim tinh, Tr¸i §Êt, Háa tinh, Méc tinh, Thæ tinh, Thiªn V−¬ng tinh, H¶i

V−¬ng tinh.

-

C¸c hµnh tinh cã kÝch th−íc nhá cì vµi tr¨m km hoÆc nhá h¬n gäi lµ c¸c tiÓu hµnh tinh.

VÖ tinh chuyÓn ®éng quanh hµnh tinh.

Nh÷ng hµnh tinh thuéc nhãm Tr¸i §Êt lµ: Thuû tinh, Kim tinh, Tr¸i §Êt vµ Ho¶ tinh. §ã lµ c¸c hµnh

tinh nhá, r¾n, cã khèi l−îng riªng t−¬ng ®èi lín. NhiÖt ®é bÒ mÆt t−¬ng ®èi cao.

-

Nh÷ng hµnh tinh thuéc nhãm Méc tinh lµ: Méc tinh, Thæ tinh, H¶i v−¬ng tinh vµ Thiªn v−¬ng tinh.

mÆt t−¬ng ®èi thÊp.

4

5

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

-

C¸c ®Æc tr−ng c¬ b¶n cña c¸c hµnh tinh

Kho¶ng c¸ch ®Õn MÆt

Trêi (®vtv)

B¸n kÝnh

(km)

Khèi l−îng (so víi

Khèi l−îng riªng

Chu k× tù

quay

Chu k× chuyÓn ®éng

quanh MÆt Trêi

Sè vÖ tinh

®¨ biÕt

Thiªn thÓ

3

Tr¸i §Êt)

(10 kg/m )

Thñy tinh

Kim tinh

Tr¸i §Êt

Háa tinh

0,39

0,72

1

2440

6056

6375

3395

0,052

0,82

1

5,4

5,3

5,5

3,9

59 ngµy

243 ngµy

23g56ph

24g37ph

87,0 ngµy

224,7 ngµy

0

1

2

365,25 ngµy (1 n¨m)

1,88 n¨m

1,52

0,11

Méc tinh

Thæ tinh

5,2

71,490

60,270

318

95

1,3

0,7

9g50ph

11,86 n¨m

29,46 n¨m

> 30

19

9,54

14g14ph

Thiªn

V−¬ng tinh

1

3

9,19

0,07

25,760

25,270

15

17

1,2

1,7

17g14ph

16g11ph

84,00 n¨m

15

H¶i V−¬ng

164,80 n¨m

> 8

tinh

4

. Sao chæi vµ thiªn th¹ch:

-

Sao chæi: Lµ nh÷ng khèi khÝ ®ãng b¨ng lÉn víi ®¸, cã ®−êng kÝnh vµi km, chuyÓn ®éng quanh MÆt

Trêi theo quü ®¹o elÝp rÊt dÑt mµ mÆt trêi lµ 1 tiªu ®iÓm. Khi sao chæi c® trªn quÜ ®¹o gÇn mÆt trêi vËt

chÊt trong sao bÞ nãng s¸ng vµ bay h¬i thµnh ®¸m khÝ vµ bôi quanh sao. §¸m khÝ vµ bôi bao quanh sao

trªn Tr¸i §Êt ta nh×n thÊy c¶ ®Çu vµ ®u«i sao chæi: ®Çu sao chæi gÇn mÆt trêi, ®u«i sao chæi xa MÆt

Trêi h¬n.

-

Thiªn th¹ch: Lµ nh÷ng t¶ng ®¸ chuyÓn ®éng quanh mÆt trêi. Tr−êng hîp thiªn th¹ch bay vµ bÇu khÝ

quyÓn cña tr¸i ®Êt th× nã bÞ ma s¸t m¹nh nªu nãng s¸ng vµ bèc ch¸y, ®Ó l¹i mét vÕt dµi mµ ta gäi lµ

sao b¨ng.

III. c¸c sao vµ thiªn hµ:

1

-

. C¸c sao:

Sao lµ mét thiªn thÓ nãng s¸ng gièng nh− MÆt Trêi. C¸c sao ë rÊt xa, hiÖn nay ®· biÕt ng«i sao gÇn

nhÊt c¸ch chóng ta ®Õn hµng chôc tØ km (trªn 4 n¨m as); cßn ng«i sao xa nhÊt c¸ch xa ®Õn 14 tØ n¨m

1

2

¸nh s¸ng (1 naêm aùnh saùng = 9, 46.10 Km ).

-

§é s¸ng c¸c sao: §é s¸ng mµ ta nh×n thÊy cña mét ng«i sao thùc chÊt lµ ®é räi s¸ng lªn con ng−¬i

cña m¾t ta, nã phô thuéc vµo kho¶ng c¸ch vµ ®é s¸ng thùc cña mçi sao. §é s¸ng thùc cña mçi sao l¹i

phô thuéc vµo c«ng suÊt bøc x¹ cña nã. §é s¸ng cña c¸c sao rÊt kh¸c nhau. Ch¼ng h¹n Sao Thiªn Lang

cã c«ng suÊt bøc x¹ lín h¬n cña MÆt Trêi trªn 25 lÇn; sao kÐm s¸ng nhÊt cã c«ng suÊt bøc x¹ nhá h¬n

cña MÆt Trêi hµng v¹n lÇn.

-

C¸c lo¹i sao ®Æc biÖt: §a sè c¸c sao tån t¹i trong tr¹ng th¸i æn ®Þnh; cã kÝch th−íc, nhiÖt ®é, …

kh«ng ®æi trong mét thêi gian dµi.

-

Ngoµi ra; ng−êi ta ®· ph¸t hiÖn thÊy cã mét sè sao ®Æc biÖt nh− sao biÕn quang, sao míi, sao n¬tron,

…

+

Sao biÕn quang cã ®é s¸ng thay ®æi, cã hai lo¹i:

-

Sao biÕn quang do che khuÊt lµ mét hÖ sao ®«i (gåm sao chÝnh vµ sao vÖ tinh), ®é s¸ng tæng hîp

mµ ta thu ®−îc sÏ biÕn thiªn cã chu k×.

Sao biÕn quang do nÐn d·n cã ®é s¸ng thay ®æi thùc sù theo mét chu k× x¸c ®Þnh.

Sao míi cã ®é s¸ng t¨ng ®ét ngét lªn hµng ngµn, hµng v¹n lÇn råi sau ®ã tõ tõ gi¶m. LÝ thuyÕt cho

-

+

r»ng sao míi lµ mét pha ®ét biÕn trong qu¸ tr#nh biÕn hãa cña mét hÖ sao.

+

Punxa, sao n¬tron ngoµi sù bøc x¹ n¨ng l−îng cßn cã phÇn bøc x¹ n¨ng l−îng thµnh xung sãng v«

tuyÕn.

4

6

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

1

4

3

-

Sao n¬tron ®−îc cÊu t¹o bëi c¸c h¹t n¬tron víi mËt ®é cùc k× lín 10 g/cm .

Punxa (pulsar) lµ l¬i sao n¬tron víi b¸n kÝnh 10km tù quay víi tèc ®é gãc 640 voøng/s vµ ph¸t ra

sãng v« tuyÕn. Bøc x¹ thu ®−îc trªn Tr¸i §Êt cã d¹ng tõng xung s¸ng gièng nh− ¸ng s¸ng ngän h¶i

¨ng mµ tµu biÓn nhËn ®−îc.

®

2

-

Thiªn hµ cña chóng ta cã d¹ng xo¾n èc.

-

C¸c sao tån t¹i trong Vò trô thµnh nh÷ng hÖ t−¬ng ®èi ®éc lËp víi nhau. Mçi hÖ thèng nh− vËy gåm

hµng tr¨m tØ sao gäi lµ thiªn hµ.

a. C¸c lo¹i thiªn hµ:

-

Thiªn hµ xo¾n èc cã h×nh d¹ng dÑt nh− c¸c ®Üa, cã nh÷ng c¸nh tay xo¾n èc, chøa nhiÒu khÝ.

Thiªn hµ elip cã h×nh elip, chøa Ýt khÝ vµ cã khèi l−îng tr¶i ra trªn mét d¶i réng. Cã mét lo¹i thiªn

hµ elip lµ nguån ph¸t sãng v« tuyÕn ®iÖn rÊt m¹nh.

b. Thiªn Hµ cña chóng ta:

-

Thiªn Hµ cña chóng ta lµ thiªn hµ xo¾n èc, cã ®−êng kÝnh kho¶ng 100 ngh×n n¨m ¸nh s¸ng vµ cã

khèi l−îng b»ng kho¶ng 150 tØ khèi l−îng MÆt Trêi. Nã lµ hÖ ph¼ng gièng nh− mét c¸i ®Üa dµy kho¶ng

3

-

30 n¨m ¸nh s¸ng, chøa vµi tr¨m tØ ng«i sao.

s¸ng. Gi÷a c¸c sao cã bôi vµ khÝ.

vµ bôi.

iÖn (t−¬ng ®−¬ng víi ®é s¸ng chõng 20 triÖu ng«i sao nh− MÆt Trêi vµ phãng ra mét luång giã

-

®

m¹nh).

-

c. Nhãm thiªn hµ. Siªu nhãm thiªn hµ:

-

Vò trô cã hµng tr¨m tØ thiªn hµ, c¸c thiªn hµ th−êng c¸ch nhau kho¶ng m−êi lÇn kÝch th−íc Thiªn Hµ

cña chóng ta. C¸c thiªn hµ cã xu h−íng hîp l¹i víi nhau thµnh tõng nhãm tõ vµi chôc ®Õn vµi ngh×n

thiªn hµ.

-

thµnh viªn, chiÕm mét thÓ tÝch kh«ng gian cã ®−êng kÝnh gÇn mét triÖu n¨m ¸nh s¸ng. Nhãm nµy bÞ

Thiªn Hµ cña chóng ta; Thiªn hµ Tam gi¸c, c¸c thµnh viªn cßn l¹i lµ Nhãm c¸c thiªn hµ elip vµ c¸c

thiªn hµ kh«ng ®Þnh h×nh tÝ hon.

-

ë kho¶ng c¸ch cì kho¶ng 50 triÖu n¨m ¸nh s¸ng lµ Nhãm Trinh N÷ chøa hµng ngh×n thiªn hµ tr¶i

réng trªn bÇu trêi trong chßm sao Trinh N÷.

-

C¸c nhãm thiªn hµ tËp hîp l¹i thµnh Siªu nhãm thiªn hµ hay §¹i thiªn hµ. Siªu nhãm thiªn hµ ®Þa

thiªn hµ ®Þa ph−¬ng cña chóng ta.

IV. thuyÕt vô næ lín (BIG BANG)

1. §Þnh luËt Híp-b¬n: Tèc ®é lïi ra xa cña thiªn hµ tØ lÖ víi kho¶ng c¸ch gi÷a thiªn hµ vµ chóng ta:

⎧

v = Hd

12

1 naêm aùnh saùng = 9,46.10 Km

;

⎨

−2

H =1,7.10 m/s.na êm a ùn h sa ùn g

⎩

4

7

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

2

. ThuyÕt vô næ lín (Big Bang):

Theo thuyÕt vô næ lín, vò trô b¾t ®Çu d¨n në tõ mét “®iÓm k× dÞ”. §Ó tÝnh tuæi vµ b¸n kÝnh vò trô, ta

-

chän “®iÓm k× dÞ” lµm mèc (gäi lµ ®iÓm zªr« Big Bang).

-

T¹i thêi ®iÓm nµy c¸c ®Þnh luËt vËt lÝ ®· biÕt vµ thuyÕt t−¬ng ®èi réng kh«ng ¸p dông ®−îc. VËt lÝ häc

−

43

hiÖn ®¹i dùa vµo vËt lÝ h¹t s¬ cÊp ®Ó dù ®o¸n c¸c hiÖn t−îng x¶y ra b¾t ®Çu tõ thêi ®iÓm t =10 s sau

p

Vô næ lín gäi lµ thêi ®iÓm Planck.

−35 32

91 3

ë thêi ®iÓm Planck, kÝch th−íc vô trô lµ 10 m , nhiÖt ®é lµ 10 K vµ mËt ®é lµ 10 kg/cm . C¸c trÞ

-

sè cùc lín cùc nhá nµy gäi lµ trÞ sè Planck. Tõ thêi ®iÓm nµy Vò trô d·n në rÊt nhanh, nhiÖt ®é cña Vò

trô gi¶m dÇn. T¹i thêi ®iÓm Planck, Vò trô bÞ trµn ngËp bëi c¸c h¹t cã n¨ng l−îng cao nh− electron,

1

5

notrino vµ quark, n¨ng l−îng Ýt nhÊt b»ng 10 GeV .

−6

T¹i thêi ®iÓm t =10 s , chuyÓn ®éng c¸c quark vµ ph¶n quark ®· ®ñ chËm ®Ó c¸c lùc t−¬ng t¸c m¹nh

-

gom chóng l¹i vµ g¾n kÕt chóng l¹i thµnh c¸c pr«t«n vµ n¬tr«n, n¨ng l−îng trung b×nh cña c¸c h¹t

trong vò trô lóc nµy 1GeV .

-

2 2 3

4

1

2

hi®r«. §iÒu ®ã chøng tá, mäi thiªn thÓ, mäi thiªn hµ cã cïng chung nguån gèc.

-

H vµ He.

9

-

T¹i thêi ®iÓm t =10 naêm , c¸c nguyªn tö ®· ®−îc t¹o thµnh, t−¬ng t¸c chñ yÕu chi phèi vò trô lµ

t−¬ng t¸c hÊp dÉn. C¸c lùc hÊp dÉn thu gom c¸c nguyªn tö l¹i, t¹o thµnh c¸c thiªn hµ vµ ng¨n c¶n c¸c

thiªn hµ tiÕp tôc në ra. Trong c¸c thiªn hµ, lùc hÊp dÉn nÐn c¸c ®¸m nguyªn tö l¹i t¹o thµnh c¸c sao.

ChØ cã kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c thiªn hµ tiÕp tôc t¨ng lªn.

9

-

T¹i thêi ®iÓm t =14.10 naêm, vò trô ë tr¹ng th¸i nh− hiÖn nay víi nhiÖt ®é trung b×nh T = 2,7K .

=

============================================================

B¶ng quy ®æi theo luü thõa 10

Thõa sè

Tªn tiÒn tè Ký hiÖu

Thõa sè

Tªn tiÒn tè

dexi

Ký hiÖu

1

9

6

3

2

1

2

-1

10

Tera

T

G

M

K

H

D

10

d

c

-2

Giga

Mega

Kilo

10

centi

-3

10

mili

m

µ

-6

10

micro

nano

-9

Hecto

Deca

10

n

p

-12

10

pico

4

8

NguyÔn Quang §«ng. §H Th¸i Nguyªn

Mobile: 0974974888

4

9